WO2018048251A1 - 모터제어반용 시스템 - Google Patents

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WO2018048251A1
WO2018048251A1 PCT/KR2017/009884 KR2017009884W WO2018048251A1 WO 2018048251 A1 WO2018048251 A1 WO 2018048251A1 KR 2017009884 W KR2017009884 W KR 2017009884W WO 2018048251 A1 WO2018048251 A1 WO 2018048251A1
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WO
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module
motor
lop
socket
protection control
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Application number
PCT/KR2017/009884
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English (en)
French (fr)
Inventor
정창용
윤정훈
문부기
김용주
변영복
지동춘
조성운
최대식
안대찬
노수장
Original Assignee
주식회사 루텍
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/24—Circuit arrangements for boards or switchyards
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match
    • H01R13/6473—Impedance matching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network

Definitions

  • the present invention relates to a socket board for serial communication connection and a system for a motor control panel for performing serial communication using such a socket board.
  • the present invention relates to a digital LOP (Local Operating Panel) utilizing an integrated module and a system for a motor control panel including the same.
  • a plurality of protection control modules and a serial communication network are connected to a motor control center (MCC).
  • MCC motor control center
  • the present invention relates to configuring a digital LOP by using an integrated module connected through the module, and to implementing communication redundancy and power redundancy with the LOP, and using an integrated module and the serial communication network in common, and transmitting an operation command between the LOP and the protection control module.
  • the present invention relates to efficiently and stably performing measurement data collection, operation status reporting, or control command transmission between a central control room or a PLC and a protection control module.
  • the present invention relates to a system for a motor control panel applying a redundancy structure in an integrated module and internal communication applied to a motor control panel, reducing the complexity of a processing process and implementing simultaneous redundancy of the integrated module and an internal communication.
  • the present invention relates to a system for a motor control panel having a protection control module having at least protection functions duplicated.
  • the present invention relates to a method for restarting a motor using an integrated module and a system for a motor control panel performing the same.
  • Motor Control Center is composed of unit units consisting of breakers, switchgear, protection control module, etc. for driving, stopping control and protection of motors, and main lines and breakers for supplying power to branch lines of each unit. It consists of an entry unit (see FIG. 1).
  • the protection control module which is one of the components constituting the unit unit, may be configured separately from the protection device and the control devices, and various products are applied from simple devices to high-performance devices that also communicate.
  • digital protection control module having a communication function is spreading (see Fig. 2).
  • LOP Local Operating Panel
  • the CT installed in the unit unit must be connected to the ammeter of the field control panel, and the unit can be displayed to display the operation status (RUN, STOP, etc.) of the motor on the field control panel.
  • Connect DO (Digital Output) terminals of the protection control module in the unit and the display lamps of the field control panel, and operation commands such as RUN and STOP by the push button on the field control panel are via the DI (Digital Input) terminals of the protection control module.
  • DI Digital Input
  • the LOP device is a digital device with serial communication function and is connected in communication with the protection control module of the unit. Think about the room.
  • serial communication device in the motor control panel to represent communication with LOPs, and this serial communication device is distributed and collected by the protection control module of each unit. You can also think about the room.
  • the motor control panel is referred to as an 'integrated module'.
  • Install a new type of module install a serial communication network between the integrated module and each protection control module.
  • install this serial communication network with the computer or PLC in the central control room in addition to the communication between the LOPs and each protection control module.
  • the LOP includes digital equipment that performs serial communication
  • digital LOP needs to be supplied with power. If the power around the site is used, it is inappropriate to escape from the power system for the operation of the motor control panel. Therefore, it is desirable to draw this power from the motor control panel.
  • the LOP Since the control power of the LOP cannot be taken from the site where the LOP is installed, it must be connected to the power in the motor control panel. As shown in FIG. 4 (a), the LOP can be supplied with a single power line in parallel, but in this case, the power If a break occurs in one section of the line, there is a problem in that power cannot be supplied to the LOP at the rear end of the break.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a motor control center (MCC) and a system for a motor control panel applied thereto (this is a private invention of the applicant).
  • MCC motor control center
  • the master device In the Motor Control Center (MCC), the master device ('integration module') performs serial communication with a plurality of slave devices ('protection control module') through serial communication to collect and transmit data.
  • MCC Motor Control Center
  • the integrated module that communicates with the protection control modules of the unit unit to the inlet unit of the motor control panel
  • the integrated module is in charge of communication with all the protection control modules
  • the computer or PLC of the central monitoring room has one integrated module for each motor control panel. It is a configuration example that improves the management efficiency by communicating only with the network.
  • a T-branch connector can be used as shown, which allows a specific slave device to be connected to or disconnected from the communication network without affecting other slave devices, for example. If you connect the communication cable directly to the slave device without using the T-branch connector, it is difficult to connect or disconnect the slave device in the middle of the network.
  • FIG. 6 is an example of a T-branch connector with three sockets.
  • FIG. 6 (a) is an appearance and
  • FIG. 6 (b) is an internal circuit diagram.
  • Transmitting and receiving signal pins (Ta, Tb) in the three sockets are connected to each other using an internal line, and forms a T-branch connection with the device connected to the socket 2 (Socket 2).
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of a network configuration using a T-branch connector.
  • FIG. 7 (a) shows a T-branch connector and
  • FIG. 7 (b) omits a T-branch connector, thereby making internal electrical connections. It is shown in consideration of the bay.
  • serial communication line is T-branched and connected to each slave device by each T-branch connector.
  • the user should be able to draw out the unit, so the slave unit ('protection control module') of the unit unit should be located in the unit unit and the T-branch connector should be installed outside the unit unit. do.
  • the stub formed by the communication line between the socket 2 of the T-branch connector and the slave device may be shorter than 1 meter or more than 3 meters in length, and many unit units are assembled in the motor control panel. Each unit constitutes such a stub.
  • a method of limiting the number of T-branched slave devices can be used.
  • a converter or a separate collecting device must be installed in a certain area, and communication without trouble depends on the installation conditions. Since the number of guaranteed slave devices or the length of the communication line may vary, there is also a problem that cannot provide an accurate installation specification.
  • the inventor of the present invention invented a system for a motor control panel having a structure as shown in FIG.
  • the integrated module that communicates with the protective control modules of the motor unit to the inlet unit of the MCC
  • the integrated module is responsible for communication with all the protective control modules
  • the computer or PLC in the central control room has only one integrated module for each MCC. The communication efficiency is increased.
  • the reliability and stability of the integrated module installed in the inlet unit becomes very important. Even if the protection control module installed in each motor unit fails, it will be impossible to control one motor.However, if the integrated module of the inlet unit is broken or communication with the host system is broken, or there is a problem in the communication function with the protection control module. If this occurs, a serious situation can result that makes remote control of the entire motor connected to the MCC impossible.
  • One proposed method is to duplicate only the integrated module of the inlet unit to prevent the entire motor connected to the MCC from being out of control at once. Accordingly, when the integrated module of the inlet unit is duplicated, the communication connection diagram is shown in FIG. 9.
  • the two integrated modules of the entry unit connected to the upper system and Ethernet are active / standby, and the standby device takes over as the active device when there is a problem with the active device.
  • the communication connection between the integrated module of the entry unit and the protective control module of the motor unit is connected to the communication terminal of the standby device after passing through each protective control module starting from one of the integrated modules, for example, the active device. .
  • the branch connector may use a general branch connector in which three sockets are connected in parallel internally.
  • the active device when a disconnection occurs between the 4 th protection control module and the 5 th protection control module, the active device can communicate only with the 1 th to 4 th protection control modules. Communicate with the 10 protective control modules.
  • the active device can communicate with all protection control modules with the aid of the standby device, but cannot switch and operate like a normal active / standby unit, and the active device and the standby device are divided so that a complex cooperative function can be provided between the active device and the standby device. There is a problem that the processing process is complicated because it must be implemented.
  • the inventor of the present invention invented a system for a motor control panel having a structure as shown in FIG.
  • the integrated module that communicates with the protective control modules of the motor unit to the inlet unit of the MCC
  • the integrated module is responsible for communication with all the protective control modules, and the computer or PLC in the central control room has only one integrated module for each MCC. The communication efficiency is increased.
  • the reliability and stability of the integrated module, etc. installed in the inlet unit is very important.
  • One way to improve reliability is to have a redundant configuration, where both the integrated module of the inlet unit and the protective control module of each motor unit can be duplicated.
  • the general method of redundancy of the protective control module of the motor unit is to install two protective control modules in one motor unit in parallel on the power line supplied to the motor, and each digital output to trip the magnetic contactor (M / C) in case of an accident.
  • the terminal is AND or OR combined.
  • the protection control module which combines the control function of RUN or STOP and the protection module which performs only the protection function, and when both modules recognize the fault and generate trip signal, the power of the motor M / C in the supply line can be operated to cut off the power supply.
  • the M / C in the power supply line of the motor may be operated to cut off the power supply.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a scheme of duplexing a protection control module and connecting communication with an upper level.
  • the automatic restart of the motor when the momentary power failure of the motor supply power in the MCC has a number of advantages, approximately two methods are used for automatic restart after the conventional momentary power failure.
  • the first method uses a momentary power restart relay separately from the protection control module.
  • the magnetic contactor (M / C) of the line supplying power to the motor is supplied when the power is charged inside the device by a rechargeable battery, etc., and maintains the contact for a certain time even in case of power failure, and then recovers after a short power failure within the set time. Perform the restart function by exciting.
  • DC power or UPS power is used as the control power of the protection control module. Even if the power supplied to the motor is out of power, the device monitors the power failure and restarts the motor at a set time after the power is restored. That's the way.
  • the first method can only perform the function of restarting immediately after recovery in case of power failure within the set short time, while the second method can be controlled according to the situation as described in the following function.
  • the digital output DO contact is forcibly opened at the time when the first set time T1 passes.
  • the restart delay time T3 is delayed at the time of restoration, the restart command is output and the output contact is closed again to restart the motor.
  • the reason for setting the restart delay time T3 is that the motor is almost stopped when the power failure exceeds the first set time T1. Therefore, when all the motors are immediately restarted during power recovery, excessive inrush current is generated. .
  • the current flowing through the individual motor unit is not relatively large, but since a large number of motors are usually supplied with power through the MCC, when a large number of motors are restarted at the same time, the inrush current flowing to the inlet unit becomes very large, thereby causing the power supply system to overcurrent. It is in a state.
  • each protection control module in the MCC gives restart delay time (T3) differently for each corresponding motor to restart the motors sequentially to prevent the power supply system from becoming an overcurrent state (see FIG. 12). ).
  • the restart delay time (T3) for each motor is effective to prevent the overcurrent of the power supply system in the MCC, while the restart time of the entire motor takes a lot of disadvantages.
  • the starting time of each motor is inevitably influenced by the motor capacity, motor type, starting method, load condition, etc.
  • the load condition is irrelevant to the inherent characteristics of the motor. For this reason, it is difficult to accurately calculate the start time of each motor, so in the field, the restart delay time (T3) of each motor can be set marginally. Therefore, the overall process restart time of the plant is increased. There is a problem that can increase the damage caused.
  • An object of the present invention is to provide a serial communication connector ('socket board') in which a communication line between a connector and a slave device may be lengthened in a network configuration for serial communication.
  • Another object of the present invention is to provide a serial communication connector ('socket board') in which impedance mismatch or reflection due to a T-branch may be reduced in a network configuration for serial communication.
  • Another object of the present invention is to provide a system for a motor control panel which may lengthen a communication line between a connector and a module in a unit unit.
  • the present invention is to provide a system for a motor control panel with improved efficiency in the configuration of the system surrounding the motor control panel.
  • the present invention is to provide a system for a motor control panel with high efficiency and stability in power supply for the digitized LOP.
  • the present invention also provides a system for a motor control panel having both efficiency and fault tolerance in communication or power supply in the configuration of the system surrounding the motor control panel.
  • the present invention is to provide a system for a motor control panel that reduces the complexity of the processing process when redundancy of the integrated module and internal communication.
  • the present invention is to provide a system for a motor control panel capable of simultaneous redundancy of the integrated module and the internal communication.
  • the present invention is to provide a system for a motor control panel that can reduce the administrative burden and system configuration cost when at least redundant protection control module of the motor unit.
  • the present invention is to provide a method for restarting a motor that can shorten the restart time of the entire motor in the motor control panel and a system for a motor control panel performing the same.
  • the present invention is to restart the motor capable of smoothly recover the state of the motor without having a momentary power restart relay for each motor unit or each protection control module, or each power supply control module without an emergency power supply such as UPS power
  • a momentary power restart relay for each motor unit or each protection control module, or each power supply control module without an emergency power supply such as UPS power A method and a system for a motor control panel performing the same are provided.
  • a stub minimized socket board for serial communication includes a first socket, a second socket, and a third socket.
  • the transmit / receive signal pin of the first socket and the transmit / receive signal pin of the third socket are electrically connected.
  • the transmit / receive signal pin of the first socket and the first transmit / receive signal pin of the second socket are electrically connected.
  • a relay unit electrically connecting the transmit / receive signal pin of the third socket and the second transmit / receive signal pin of the second socket, wherein the first transmit / receive signal pin and the second transmit / receive signal pin are separate. Characterized in that consists of.
  • power for excitation of the relay unit is supplied from a slave device connected to the second socket through a plug, and thus power for excitation of the relay unit when the plug is disconnected from the second socket. May also be discontinued and become non-excited.
  • a stub minimized socket board for serial communication includes a first socket, a second socket, and a third socket.
  • the transmit / receive signal pin of the first socket and the transmit / receive signal pin of the third socket are electrically connected.
  • the transmit / receive signal pin of the first socket and the first transmit / receive signal pin of the second socket are electrically connected.
  • a switch unit electrically connecting the transmission / reception signal pin of the third socket and the second transmission / reception signal pin of the second socket, wherein the first state and the second state are connected to the second socket. Toggles depending on whether the plug can be inserted, and wherein the first transmission and reception signal pin and the second transmission and reception signal pin are configured separately.
  • a signal line connected to the first transmit / receive signal pin and a signal line connected to the second transmit / receive signal pin are separately configured in a cable connected between the second socket and the slave device.
  • the slave device is installed in the unit unit of the motor control panel, the socket board may be installed outside the unit unit.
  • the relay unit electrically connects the daisy chain signal pin of the first socket and the daisy chain signal pin of the third socket in the non-excited state, and in the excited state of the first socket.
  • the chain signal pin and the second daisy chain signal pin are configured separately.
  • the system for a motor control panel is a system for a motor control panel installed in a motor control panel including a plurality of unit units and an inlet unit,
  • a plurality of protection control module is provided for each unit unit for the protection and control of the motor; And an integrated module connected to the plurality of protection control modules via serial communication to collect measurement data measured by the protection control module and to transmit control commands from the central monitoring room to the protection control module.
  • a plurality of socket boards are connected in series from the integrated module for the serial communication, and each of the socket boards connects the transmit / receive signal lines from the integrated module or the front socket board and the transmit / receive signal lines from the rear socket board.
  • a relay unit for switching the second state.
  • the first state may be the non-excited state of the relay unit, and the second state may be the excited state.
  • power for the excitation of the relay unit may be supplied from the protection control module.
  • the daisy chain signal line from the integrated module or the front socket board is connected to the daisy chain signal line from the rear socket board, and in the excited state, the integrated module or the front end.
  • the daisy chain signal line from the socket board and the daisy chain signal line from the rear socket board may be connected to the first daisy chain signal line and the second daisy chain signal line from one of the plurality of protection control modules, respectively.
  • a system for a motor control panel includes a plurality of protection control modules included in each motor unit configured as an array in the motor control panel to protect or control a motor; And a plurality of LOP controllers receiving at least operation commands for the motors at the site where the motors are installed, wherein the plurality of LOP controllers are connected to the plurality of protection control modules through a first serial communication network.
  • the integrated module is connected to the LOP controller via a second serial communication network, and communicates with a computer or a PLC of the central control room;
  • a system for a motor control panel includes a plurality of protection control modules included in each motor unit configured as an array in the motor control panel to protect or control a motor; And a plurality of LOP controllers receiving at least operation commands for the motors at the site where the motors are installed, wherein the plurality of LOP controllers are connected to the plurality of protection control modules through a first serial communication network.
  • An integrated module connected to the LOP controller via a second serial communication network;
  • a plurality of power supply modules positioned near the plurality of LOP controllers to generate DC power from input power, wherein the plurality of power supply modules comprise some wires in a communication cable constituting the second serial communication network.
  • the LOP relay device for relaying serial communication between the plurality of LOP controller and the integrated module; further comprising, the plurality of LOP controller and the LOP relay device to configure a ring Connected.
  • the integrated module includes a master integrated module and a slave integrated module configured in pairs
  • the LOP relay device includes a master LOP relay device and a slave LOP relay device configured in pairs.
  • An integrated module is connected to each of the master LOP relay and the slave LOP relay, and the slave integrated module is also connected to each of the master LOP relay and the slave LOP relay.
  • a system for a motor control panel includes a plurality of protection control modules included in each motor unit configured as an array in the motor control panel to protect or control a motor; And a plurality of LOP controllers receiving at least operation commands for the motors at the site where the motors are installed, wherein the plurality of LOP controllers are connected to the plurality of protection control modules through a first serial communication network.
  • a master integration module and a slave integration module connected to the LOP controller via a second serial communication network; And a master LOP relay device and a slave LOP relay device for relaying serial communication between the plurality of LOP controllers and the master integrated module or the slave integrated module, wherein the master integrated module includes the master LOP relay device and the slave device.
  • the slave integration module is also connected to each of the master LOP relay device and the slave LOP relay device, one of the master integration module or the slave integration module is selectively activated, and the master The LOP relay or one of the slave LOP relay is characterized in that selectively activated.
  • a system for a motor control panel includes: a first integrated module and a second integrated module which are installed to correspond to a motor control panel and are redundant; A plurality of protection control modules installed corresponding to each motor unit; And a multipoint bus to which the plurality of protection control modules are connected to form a serial communication network between the first integration module and the second integration module and the plurality of protection control modules.
  • One end of the first integrated module is commonly connected to the first serial communication port of the first integrated module and the second integrated module, and the other end of the multipoint bus is connected to the second serial communication port of the first integrated module. It is characterized in that the common connection to the second serial communication port of the second integrated module.
  • a system for a motor control panel includes: a first integrated module and a second integrated module which are installed to correspond to a motor control panel and are redundant; And a plurality of protection control modules installed corresponding to each motor unit, wherein a serial communication network is formed between the first integration module and the second integration module and the plurality of protection control modules.
  • a bridge socket is used for each of the two common connections, the bridge socket having at least three sockets and corresponding terminals used for serial communication in the at least three sockets. Internally they can be connected to each other.
  • one of the first integrated module and the second integrated module operates as an active module and the other operates as a standby module, and a heartbeat (between the active module and the standby module) is used.
  • the standby module may take over the function of the active module when the heartbeat communication is performed and there is an error in the active module.
  • the first integrated module and the second integrated module perform IP communication with a higher level, but when there is an error in the active module, the IP address of the standby module is used by the active module. It can be switched to an IP address.
  • the protection control module connected to one side of the multipoint bus centered on the disconnected point communicates using the first serial communication port of the active module.
  • the protection control module connected to the other side of the multipoint bus may perform communication using the second serial communication port of the active module.
  • the protection control module is connected to the multipoint bus using a unit socket, and the unit socket is connected to each of the first socket and the second socket in which the multipoint bus extends. And a second socket connected to one of the plurality of protection control modules, wherein a corresponding terminal of the first socket and the third socket is directly connected in the unit socket. And a second state in which corresponding terminals of the first socket and the third socket are connected via any one of the protection control modules.
  • a solenoid switch operated by a power supplied from the protection control module can switch between the first state and the second state.
  • each motor unit of the motor control panel includes: a first protection control module and a second protection control module that perform at least redundant protection functions for a corresponding motor; And a single display module for the first protection control module and the second protection control module, wherein at least one of the display module, the first protection control module and the second protection control module is the first protection control.
  • the current measured by the module is compared with the current measured by the second protection control module, and when the difference according to the comparison is out of a predetermined range, it is reported to the host device.
  • the comparison is performed by the display module.
  • the first protection control module is connected to the host device in serial communication alone, and the second protection control module communicates information with the host device through the first protection control module. Send and receive
  • the display module is connected to the first protective control module and the second protective control module in the internal serial communication, the display module is the master in the internal serial communication and the The first protection control module and the second protection control module become slaves.
  • each motor unit of the motor control panel includes: a first protection control module and a second protection control module that perform at least redundant protection functions for a corresponding motor; And a single display module for the first protection control module and the second protection control module, wherein the first protection control module is connected to the host device in serial communication alone, and the display module is configured to provide the first protection control module. It is connected to the control module and the second protective control module through the internal serial communication.
  • the display module becomes a master and the first protection control module and the second protection control module become slaves.
  • the display module includes at least two serial communication drivers and ports, and the display module is a serial communication driver and port different from the first protection control module and the second protection control module. It is connected by using communication line.
  • the state information of the second protection control module is transmitted to the host device via the display module-the first protection control module.
  • an excitation coil of a magnetic contactor installed in a path for supplying electric power to the motor, a first trip contact of the first protection control module, and a second trip contact of the second protection control module.
  • the first trip contact point and the second trip contact point are connected to the exciting coil after being connected in parallel or in series with each other.
  • a bridge socket is used for each of the two common connections, the bridge socket having at least three sockets and corresponding terminals used for serial communication in the at least three sockets. Internally connected to each other.
  • the first protection control module is connected to the multipoint bus using a socket board, and the socket board is connected to each of the first sockets extending in both directions from which the multipoint bus extends.
  • a third socket and a second socket connected to the first protection control module, wherein a first state in which corresponding terminals of the first socket and the third socket are directly connected in the socket board, The corresponding terminal of the first socket and the third socket switches between the second states that are connected via the first protective control module.
  • a motor restarting method performed in a system for a motor control panel includes an integrated module installed corresponding to the motor control panel; A plurality of protection control modules installed corresponding to each motor supplied with power through the motor control panel; And a communication network configured between the integrated module and the plurality of protection control modules.
  • the integrated module is responsible for the start of each motor after the recovery, using at least the allowable current of the feeder feeder and the real-time current measured by the feeder feeder at least as a reference It is characterized by determining the starting point of each motor.
  • the integrated module is responsible for the start of each motor after the recovery, and start each motor sequentially, the integrated module is a transition of the starting motor to the operating state In conjunction with the check, the start command for the motor in the following sequence is transmitted to the corresponding protection control module.
  • the integrated module is responsible for the power supply to each motor after the power recovery, the power failure time of the integrated module after power recovery is smaller than the instantaneous power failure allowable time (T1). In this case, the recovery command for the contact state of the power path is transmitted to the plurality of protection control modules.
  • the integrated module is responsible for the power supply of each motor after the recovery, the integrated module after the recovery of the plurality of protection control module for at least power failure time Information is transmitted, and each of the protection control modules is configured to perform recovery for the contact state of the power path when the power failure time is smaller than the instantaneous power failure allowance time T1 set for each protection control module.
  • the length of the stub is zero even when connecting the slave device (protective control module). Minimized to close to, it has the effect of enabling serial communication with virtually no T-branches.
  • the above advantages are doubled in consideration of the fact that the length of the transmission / reception signal line between the slave device (protective control module) and the socket board may be 1 meter or more and 3 meters or more in an application such as a motor control panel.
  • the communication line between the socket board and the slave device may be long, thereby eliminating the impedance mismatch or reflection that has occurred conventionally There is an effect that can be reduced.
  • the relay unit even if the power supply is interrupted due to the failure of the slave device (protective control module), the relay unit is in the non-excited state, accordingly the transmission and reception signal pin of the first socket and the transmission and reception signal pin of the third socket Is connected directly through the relay unit, and serial communication between the master device (integration module) and another slave device (protective control module) can be operated normally. There is an effect that does not affect communication.
  • the efficiency can be increased, and the integrated management of the overall configuration of the motor control panel is easy and maintenance is possible. Convenience increases, providing the foundation for redundancy and fault tolerance for the LOP power supply, and redundancy and fault tolerance for communication.
  • the present invention can cope with the failure of the integrated module or the LOP relay device, and can cope with the disconnection occurring in any communication line and communication port, thereby greatly improving the fault tolerance of the system. And while achieving this effect, it is not necessary to configure the power supply module in every LOP and install the power line up to all LOPs. It becomes possible.
  • the display module is connected to the main protection control module and the auxiliary protection control module by the internal serial communication, the auxiliary protection control module can transmit and receive information with the host device via the display module.
  • the main protection control module may be connected to the host device via serial communication alone, various burdens of the host device can be reduced.
  • the display module compares the current measured by the two protection control module to generate an alarm when the difference is out of a certain range to prevent the occurrence of malfunction or malfunction in the event of an accident in advance There is.
  • the display module performs the comparison and determination to reduce the burden on the upper device.
  • the present invention by comparing the current measured by the main protection control module and the current measured by the auxiliary protection control module to report to the host device when the difference according to the comparison is out of a predetermined range, two redundancy All the protection control modules do not have to report the measurement information to the upper level device, but only a single protection control module, for example, the main protection control module, may be reported, and the communication network is configured so that only a single protection control module communicates with the upper level device. There is an advantage to this.
  • the display module is connected to the two protective control module and the internal serial communication, but the display module is the master and the two protective control module is the slave, thereby enabling an immediate response to the user's request. do.
  • one aspect of the present invention has the effect of reducing the communication and memory requirements compared to the conventional conventional configuration.
  • the present invention implements an effective post-recovery restart function by using an integrated module installed in the inlet unit of the MCC and connected to the communication control control module of the individual motor unit.
  • the load conditions of the motor is dynamically reflected automatically, so that the restart delay time is optimized without overcurrent and the equipment restart time is greatly reduced. It can be effective.
  • each motor unit or each protection control module is provided with a momentary power restart restart, or each protection control module can smoothly perform recovery after a momentary power failure without providing an emergency power source such as UPS power. It can be effective.
  • 1 is a layout view showing the configuration of a general motor control panel from the front.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a connection between a protection control module of each unit unit and a computer in a central control room by a conventional motor control panel.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a connection between a unit unit and a LOP of a conventional motor control panel.
  • FIG. 4 (a) is a diagram illustrating supplying power to each LOP from the motor control panel using a single power supply line.
  • FIG. 4 (b) is a diagram of supplying power using a separate power supply line for each LOP from the motor control panel. It is a figure which shows supply.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a motor control center (MCC) and a system for a motor control panel applied thereto (this is a private invention of the applicant).
  • MCC motor control center
  • Fig. 6 is an example of a T-branch connector with three sockets.
  • Fig. 6 (a) is an external view and an internal circuit diagram of Fig. 6 (b).
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of a network configuration using a T-branch connector.
  • FIG. 7 (a) shows a T-branch connector and
  • FIG. 7 (b) omits a T-branch connector, thereby making internal electrical connections. It is shown in consideration of the bay.
  • FIG. 8 is an example of a system for a motor control panel proposed by the present inventors, by applying an integrated module that is connected in communication with the protective control modules of the motor unit to the inlet unit so that the integrated module is responsible for communication with all the protective control module Configuration.
  • Figure 9 is an example of a system for a motor control panel proposed by the present inventors, it is a duplicate of the integrated module of the retraction unit.
  • FIG. 10 illustrates an example in which disconnection occurs between the four protection control modules and the five protection control modules in the motor control panel system of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a scheme of duplexing a protection control module and connecting communication with an upper level.
  • FIG. 12 is a graph for explaining a motor restarting method according to a conventional method.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an internal configuration of the serial communication socket board 1100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 (a) is when the relay unit 1140 is in an excited state and
  • FIG. 13 (b) The relay unit 1140 is in an unexcited state.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a serial communication network configured between the master device 110 and the plurality of slave devices 120 using the socket board 1100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the electrical connection in the serial communication network using the socket board according to the embodiment 1-1 of the present invention.
  • FIG. 15 (a) is a view when the socket board 1100 is in an excited state.
  • 15 (b) is when the socket board 1100 is in an unexcited state.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an internal configuration of the serial communication socket board 1100 according to the first and second embodiments of the present invention.
  • FIG. 16 (a) shows when the relay unit 1140 is in an excited state and
  • FIG. 16 (b) The relay unit 1140 is in an unexcited state.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an electric circuit when the socket board 1200 is in an excited state in the serial communication network to which the socket board 1200 for serial communication according to the first and second embodiments of the present invention is applied.
  • FIG. 18 is a view showing the overall configuration of a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a diagram illustrating the internal configuration of the integrated module, the protection control module and the LOP in the motor control panel system according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram illustrating communication between a computer, an integrated module, a protection control module, and an LOP in a central control room in a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a combination of a LOP controller 2310 and a power supply module 2400 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of supplying power to each LOP controller 2310 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an integrated module 2100 and a LOP controller 2310 in a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a LOP relay device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 25 is a diagram showing the configuration of a system for a motor control panel to which the LOP relay device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a diagram showing a system for a motor control panel according to another embodiment using a LOP repeater
  • FIG. 27 is a diagram showing a system for a motor control panel according to another embodiment using a LOP repeater.
  • FIG. 28A is a diagram schematically illustrating a situation in which the LOP relay 2501 is configured together with the LOP controller 2310 in the LOP 2300 according to an embodiment of the present invention.
  • b) is a block diagram showing the configuration of an LOP relay device 2510 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a block diagram of a system for a motor control panel to which the LOP relay device 2510 is applied according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 30 is a perspective view showing a similar configuration.
  • 31 is a block diagram showing a system for a motor control panel configured differently using the LOP relay device 2510 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a block diagram showing a system for a motor control panel configured differently using the LOP relay device 2510 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is another configuration diagram of a system for a motor control panel employing the LOP relay device 2510 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 34 is a perspective view showing a similar configuration (the power line from the motor control panel is 35 is an internal configuration diagram of the socket board.
  • 36 is a diagram illustrating a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37A is an internal block diagram of the integrated modules 3110 and 3120 and FIG. 37B is an internal block diagram of the protection control module 3200.
  • 38 is a diagram illustrating an internal configuration of the bridge sockets 3310 and 3320.
  • 39 is a diagram illustrating an internal configuration of the unit socket 3400.
  • FIG. 40 is a diagram illustrating a situation in which disconnection of an internal communication line occurs in the configuration of FIG. 36.
  • FIG. 41 is a perspective view illustrating a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 36.
  • FIG. 42 is a block diagram of a display module 4500 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 43 is a block diagram illustrating a connection relationship between a display module 4500, a main protection control module 4210, and an auxiliary protection control module 4220 configured in a unit unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 44 is a block diagram illustrating a connection relationship between a main protection control module 4210, an auxiliary protection control module 4220, a display module 4500, and a magnetic contactor 450.
  • 45 is a diagram illustrating an example of a motor control panel in which a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention is configured.
  • 46 is a block diagram showing an internal configuration of the bridge sockets 4310 and 4320.
  • 47 is a block diagram illustrating an internal configuration of the socket board 4400.
  • 48 is an overall configuration diagram of a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • 49 is a block diagram showing the detailed configuration of the integrated module and the protection control module.
  • 50 is a perspective view illustrating a supercapacitor incorporated in an integrated module.
  • FIG. 51 is a graph showing the instantaneous power interruption allowance T1 and the automatic restart allowance T2 in connection with restarting of the motor.
  • FIG. 52 is a graph illustrating a restarting method of the motor according to the fifth embodiment of the present invention, and illustrates the current of the inlet feeder according to the change of time.
  • FIG. 53 is a graph illustrating a restarting method of a motor according to a fifth embodiment of the present invention, and illustrates a current of an incoming feeder according to a time course.
  • Fig. 54 is a graph for explaining a modification of the method for restarting the motor according to the fifth embodiment of the present invention and shows the current of the inlet feeder with the passage of time.
  • FIG. 55 is a graph showing the voltage of the supply power and the state of the DO contact point over time when it is restored within the instantaneous power failure allowance T1.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an internal configuration of the serial communication socket board 1100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 (a) is when the relay unit 1140 is in an excited state and
  • FIG. 13 (b) The relay unit 1140 is in an unexcited state.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a serial communication network configured between the master device 110 and the plurality of slave devices 120 using the socket board 1100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the slave device 120 is installed in the unit unit of the motor control panel, and the socket board 1100 is installed outside the unit unit.
  • the socket board 1100 may include a first socket 1110, a second socket 1120, a third socket 1130, a relay unit 1140, and a conducting wire and a case (not shown) connecting the same. It can replace the T-branch connector used in serial communication networks.
  • the first socket 1110, the second socket 1120, and the third socket 1130 are RJ45 sockets.
  • the first socket 1110 and the third socket 1130 are used to form a serial communication network by connecting a plurality of socket boards in a chain manner.
  • the first socket 1110 may be a socket board of a front end or a socket.
  • the plug attached to the cable for connecting with the master device 110 may be inserted, and the plug attached to the cable for connecting with the socket board of the rear end may be inserted into the third socket 1130.
  • the second socket 1120 may have a plug attached to a cable for connecting from the socket board 1100 to the slave device 120.
  • the first socket 1110 and the third socket 1130 are provided with transmission and reception signal pins Ta_1 and Tb_1 (Ta_3 and Tb_3) for transmitting and receiving transmission data, respectively.
  • the second socket 1120 separately includes first transmit / receive signal pins Ta_2_1 and Tb_2_1 and second transmit / receive signal pins Ta_2_2 and Tb_2_2 used to transmit and receive transmission data, respectively.
  • the first transmit / receive signal pins Ta_2_1 and Tb_2_1 and the second transmit / receive signal pins Ta_2_2 and Tb_2_2 may be configured separately.
  • the second socket 1120 includes power supply pins DC + and DCG used to supply power for control of the relay unit 1140 by using the remaining lines not related to communication from the slave device 120. do.
  • the relay unit 1140 includes a first relay 1141 and a second relay 1142.
  • the relay unit 1140 is configured using two relays, but is configured using a single or three or more relays. Can be.
  • Each of the relays 1141 and 1142 of the relay unit 1140 uses a C contact to adjust the direction of the signal depending on whether it is in an energized state or a de-energized state.
  • the power supply pins DC + and Power is supplied to each of the relays 1141 and 1142 of the relay unit 1140 via the DCG and is in an excited state.
  • the relay unit 1140 electrically connects the transmit / receive signal pins Ta_1 and Tb_1 of the first socket 1110 and the first transmit / receive signal pins Ta_2_1 and Tb_2_1 of the second socket in the excited state, and the third socket 1130. And transmit and receive signal pins Ta_3 and Tb_3 of the second socket and second transmit and receive signal pins Ta_2_2 and Tb_2_2 of the second socket 1120.
  • the transmission / reception signal is transmitted through the first socket 1110-relay unit 1140-second socket 1120-slave device 120-second socket 1120-relay unit 1140-third socket 1130. Or through its reverse direction.
  • a signal line connected to the first transmit / receive signal pin of the second socket 1120 and a second transmit / receive signal pin of the second socket 1120 are connected.
  • the signal lines are each configured separately (see FIG. 14).
  • the two signal lines may be connected in parallel in the slave device 120 or at a connection point with the slave device 120.
  • the relay unit 1140 as shown in FIG. 13B. Power cannot be supplied to the relays 1141 and 1142.
  • the relay unit 1140 directly connects the transmission / reception signal pins Ta_1 and Tb_1 of the first socket 1110 and the transmission / reception signal pins Ta_3 and Tb_3 of the third socket 1130 in the non-excitation state.
  • the transmission / reception signal is transmitted through the first socket 1110-the relay unit 1140-the third socket 1130 or the reverse thereof.
  • the transmit / receive signal pins of the first socket 1110 and the transmit / receive signal pins of the third socket 1130 are relayed through the relay unit 1140 without reciprocating the second socket 1120 and the slave device 120. It is connected immediately.
  • Power for the excitation of the relay unit 1140 is supplied from the slave device 120 connected to the second socket 1120 through the plug, so that when the plug is disconnected from the second socket 1120, the relay unit 1140 The supply of power for the female excitation is also interrupted and immediately becomes the non-excited state.
  • the relay unit 1140 becomes a non-excited state.
  • the transmit / receive signal pin of the first socket 1110 and the transmit / receive signal pin of the third socket 1130 are directly connected through the relay unit 1140, and serial communication between the master device 110 and another slave device 120 is performed. Can be operated normally.
  • the relay unit 1140 becomes a non-excited state, and thus the transmit / receive signal pin of the first socket 1110 and the transmit / receive signal pin of the third socket 1130. Is directly connected through the relay unit 1140, and serial communication between the master device 110 and another slave device 120 may operate normally.
  • connection or disconnection of a specific slave device or an abnormal power supply does not affect the communication of another slave device.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the electrical connection in the serial communication network using the socket board according to the embodiment 1-1 of the present invention.
  • FIG. 15 (a) is a diagram when the socket board 1100 is in an excited state.
  • 15 (b) is when the socket board 1100 is in an unexcited state.
  • the transmission / reception signal line between the slave device 120 and the socket board 1100 does not form a stub (FIG. 15). Since the length of the stub is minimized to near zero only within or near the slave device 120, it is possible to implement serial communication with virtually no T-branches.
  • the above-mentioned feature is a further advantage in consideration of the fact that in applications such as a motor control panel, the length may be as short as 1 meter and as long as 3 meters or more.
  • a communication line between a connector ('socket board') and a slave device may be lengthened in a network configuration for serial communication, thereby eliminating or reducing impedance mismatches or reflections that have occurred in the past. It can be effective.
  • the three sockets are configured in the socket board 1100.
  • the first socket 1100 and / or the third socket 1300 may be omitted, and the signal line may be directly relayed.
  • a method of connecting to the unit 1140 may also be used.
  • the socket board 1100 may be configured with four or more sockets.
  • a second socket and a relay unit corresponding to the number may be configured.
  • two second sockets referred to as 'second-2-1 socket' and 'second-2 socket'
  • two relays to form a socket board to which two slave devices 120 can be connected.
  • a portion referred to as a 'first relay portion' and a 'second relay portion', respectively
  • the second relay unit has a similar configuration to that of the embodiment, and the second relay unit performs an operation similar to the above-described embodiment 1-1 between the first relay unit, the 2-2 socket, and the third socket.
  • a relay instead of using a relay to toggle the C contact according to the presence or absence of power supply as in the embodiment 1-1, it may be implemented using a switch to toggle the C contact according to the mechanical force.
  • the switch unit includes a switch that toggles the C contact according to mechanical force in an array, and the switch unit may be configured according to whether a plug that can be inserted into the second socket is inserted. It is determined by toggling the first state and the second state.
  • the switch of the switch portion may be implemented as a push switch having a C contact, and the switch is coupled to the end or side of the plug insertion portion of the second socket so that the plug is in a second state when the push switch pushes the push switch. May be brought into the first state when is disconnected from the second socket.
  • the switch unit electrically connects the transmit / receive signal pin of the first socket and the transmit / receive signal pin of the third socket in a first state. In the second state, the switch unit connects the transmit / receive signal pin of the first socket and the first transmit / receive signal pin of the second socket. Then, the transmission and reception signal pins of the third socket and the second transmission and reception signal pins of the second socket are electrically connected.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an internal configuration of the serial communication socket board 1100 according to the first and second embodiments of the present invention.
  • FIG. 16 (a) shows when the relay unit 1140 is in an excited state and
  • FIG. 16 (b) shows when the relay unit 1140 is in an unexcited state.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an electric circuit when the socket board 1200 is in an excited state in the serial communication network to which the socket board 1200 for serial communication according to the first and second embodiments of the present invention is applied.
  • serial communication line is for communication between the master device and each slave device, communication between slave devices is impossible in principle.
  • communication between neighboring slave devices can be performed by using a signal line separate from the transmission / reception signal line, and this separate signal line is referred to as a 'daisy chain signal line'.
  • the socket board 1100 for serial communication supports serial communication having a daisy chain signal line.
  • the socket board 1100 further includes a daisy chain signal line and each socket further includes a daisy chain signal pin.
  • the relay unit 1240 uses the third relay 1243 to activate the daisy chain signal pin DC_1 of the first socket 1210 and the daisy chain signal pin DC_3 of the third socket 1230 in the non-excited state. Is electrically connected to each other, and in the excited state, the daisy chain signal pin DC_1 of the first socket 1210 and the first daisy chain signal pin DC_2_1 of the second socket 1220 and the third socket 1230 of the The daisy chain signal pins DC_3 and the second daisy chain signal pins DC_2_2 of the second socket 1220 are electrically connected to each other, and the first daisy chain signal pins DC_2_1 and the second daisy chain signal pins DC_2_1 are connected to each other. Each is configured separately.
  • the relay unit 1240 When the plug coupled with the cable connected to the slave device 120 is disconnected from the second socket 1220 or the supply of the excitation power supplied from the slave device 120 is stopped, the relay unit 1240 is placed in a non-excited state. Accordingly, the daisy chain signal is directly connected from the first socket to the third socket.
  • the relay unit 1240 When the plug coupled with the cable connected to the slave device 120 is inserted into the second socket 1220 and the excitation power is supplied from the slave device 120, the relay unit 1240 is in the excited state.
  • the chain signal is transmitted from the first socket to the slave device via the first daisy chain signal pin of the second socket, and the daisy chain signal output from the slave device is passed to the third socket via the second daisy chain signal pin of the second socket. Transmitted, and may be sent to the reverse of this path.
  • the signal line connected to the first daisy-chain signal pin and the signal line connected to the second daisy-chain signal pin may be configured separately.
  • the daisy chain signal is a signal transmitted between the slave device (or master device) of the previous stage and the slave device of the rear stage, and the daisy chain signal line is not connected to all the slave devices in parallel. Even inside the slave device 120, two daisy-chain signal lines are separately connected to elements such as a CPU.
  • the socket boards 1100 and 200 according to Embodiments 1-1 and 1-2 of the present invention may be applied to a motor control panel, and may be used instead of the above-described 'T branch connector'.
  • a system for a motor control panel installed in a motor control panel including a plurality of unit units and an inlet unit includes an integrated module, a plurality of protection control modules, and a plurality of socket boards.
  • the protection control module is installed for each unit to measure, protect and control the motor.
  • the integrated module is connected to a plurality of protection control modules through serial communication to collect and process measurement data and status information measured by the protection control module. It transmits to the central monitoring room and sends control commands from the central monitoring room to the protective control module.
  • the integrated module is the master device or includes a master device and the protection control module is the slave device or includes a slave device.
  • a plurality of socket boards are connected in series from the integrated module for serial communication between the integrated module and each protection control module.
  • the communication cable and the socket board are alternately positioned in a chain manner, wherein the first socket and the first socket Three sockets are used, and the protection control module is connected from the second socket of each socket board.
  • the relay unit included in each of the socket boards connects the transmit / receive signal lines from the integrated module or the front socket board in the non-excited state and the transmit / receive signal lines from the rear socket board, and in the excited state,
  • the transmission / reception signal line and the transmission / reception signal line from the rear socket board are connected to the first transmission / reception signal line and the second transmission / reception signal line from one of the plurality of protection control modules, respectively.
  • the daisy chain signal line from the integrated module or the front socket board and the daisy chain signal line from the rear socket board are connected.
  • the daisy chain signal line from the integrated module or the front socket board is connected to the daisy chain signal line.
  • the daisy chain signal line from the socket board is connected to the first daisy chain signal line and the second daisy chain signal line from one of the plurality of protection control modules, respectively.
  • the power for the excitation of the relay unit is supplied from the protection control module.
  • Figure 18 is a view showing the overall configuration of a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention
  • Figure 19 is an interior of the integrated module, protection control module and LOP in the system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows a structure.
  • the motor control panel system generally includes a protection control module and an LOP.
  • the protection control module 2200 according to an embodiment of the present invention is also included in each unit unit 220 configured as an array in the motor control panel to protect or protect the motor.
  • the LOP controller 2310 configured to control the LOP 2300 performs a function of receiving an operation command for the motor at a site where the motor is installed.
  • the integrated module 2100, the protection control module 2200, and the LOP controller 2310 include a driver for serial communication, such as an RS-485 driver, and a communication module for Ethernet communication, such as an Ethernet MAC & PHY, and sensed voltage signals and / or current signals.
  • a driver for serial communication such as an RS-485 driver
  • a communication module for Ethernet communication such as an Ethernet MAC & PHY, and sensed voltage signals and / or current signals.
  • Analog input circuits and DSPs are included for signal input and signal processing for the CPU, and the CPU controls the overall functions of the integrated module 2100, the protection control module 2200, or the LOP controller 2310 and performs necessary operations. It may include.
  • a novel apparatus for communicating with the LOP controller 2310 while communicating with the protection control module 2200 of the unit unit 220 in the motor control panel As an 'integration module' 2100 is provided. And since the best position to install the integrated module 2100 is the inlet unit 210 of the motor control panel, the integrated module 2100 includes a main line and a main breaker for supplying power to the branch line of the unit unit 220. Is installed in the inlet unit.
  • the integrated module 2100 may communicate with a computer or a PLC in a central control room (such as Ethernet communication or RS-485 serial communication), internal communication with the protection control modules 2200 of the unit unit 220, and LOP controllers 2310. It carries out three communication functions, such as communication with, and manages all aspects of the motor connected to the motor control panel.
  • a computer or a PLC in a central control room (such as Ethernet communication or RS-485 serial communication), internal communication with the protection control modules 2200 of the unit unit 220, and LOP controllers 2310. It carries out three communication functions, such as communication with, and manages all aspects of the motor connected to the motor control panel.
  • the integrated module 2100 has a serial communication port such as RS-485 and an Ethernet communication port, and can communicate with a computer or a PLC in a central control room in various ways.
  • the integrated module 2100 receives PT and CT, analog input circuit and DSP, and receives voltage and current of the main line, and analyzes various measured values and power quality and provides them to the computer of the central monitoring room.
  • a separate power meter In the conventional motor control panel, it is possible to install a separate power meter.
  • the integrated module collects the measurement data and the motor operating state of the motor unit 220 through the serial communication such as RS-485 and the protection control module 2200 of the unit unit 220 and the control command from the central monitoring room In addition to performing the function of transmitting the voltage data sampled using the PT and the analog input circuit in the inlet unit 210 and transmits to the protection control module 2200 of each unit unit 220.
  • the integrated module 2100 provides the voltage data sampled from the main line to the plurality of protection control modules 2200 in the motor control panel, for example, by calculating the current data acquired by the protection control module 2200 with respect to power. Used to calculate information. This method provides a method in which the individual unit 220 can measure power without contacting the branch line to obtain a voltage signal.
  • an HMI display supporting the inlet unit 210 and the unit unit 220 is installed at the front of the motor control panel, and the socket board 250 includes three sockets in which corresponding pins are commonly connected. It may have a structure as shown.
  • the serial module 2100 and the LOP controller 2310 of the inlet unit 210 are connected in a single line to minimize installation time and cost. Since the integrated module 2100 is connected in communication with both the protection control module 2200 and the LOP controller 2310 of the unit unit 220, the LOP controller 2310 receives an operating state of the motor collected by the protection control module 2200. The LOP controller 2310 receives an operation command related to motor operation by operating a button or the like installed on the front, and transmits it to the protection control module 2200 to start and stop the motor. Back control function.
  • the integrated module 2100 configures a first serial communication network between the protection control modules 2200, functions as a master of serial communication in the serial communication network, and each protection control module 2200 functions as a slave.
  • the integration module 2100 forms a second serial communication network between the LOP controllers 2310 and functions as a master of serial communication in the second serial communication network, and each LOP controller 2310 functions as a slave.
  • the integrated module 2100 is connected to a plurality of protection control modules 2200 in each unit unit via a first serial communication network, thereby providing an LOP 2300 in the field. It is connected to the LOP controllers 2310 via a second serial communication network and communicates with a computer or a PLC in a central control room.
  • One feature of the present invention is that i) transmission of the operation command between the LOP controller 2310 and the protection control module 2200, and ii) collecting measurement data between the central control room or the PLC and the protection control module 2200, and reporting operation status.
  • the control command transmission is performed through the new integrated module 2100 in common, and uses the integrated module 2100 in common, and also uses the first serial communication network in common.
  • a common configuration necessary for communication in various directions can be used to increase efficiency, and the integrated management of the overall configuration of the motor control panel is easy and maintenance is possible. Convenience is increased, and there is an effect of providing a foundation for enabling redundancy and fault tolerance for the LOP power to be described later, and ensuring duplication and fault tolerance for communication.
  • the wiring efficiency and the convenience of maintenance increases.
  • an efficient method for supplying power to the LOP controller 2310 is required, and if there is a disconnection of the communication line due to the characteristics of the serial communication network, communication in some areas may not be possible.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a combination of a LOP controller 2310 and a power supply module 2400 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 22 is a diagram illustrating each LOP controller 2310 according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the example which supplies power.
  • the LOP controller 2310 includes a CPU 2311 for overall control, a driver 2312 for serial communication such as RS-485, a DC / DC converter 2313 for converting and outputting a DC voltage input thereto, And two sockets 2314A and 314B, such as RJ45 sockets, to which the communication cable is plugged.
  • the power supply module 2400 includes a power conversion unit 2410 that converts the input AC or DC power into DC power of the DC voltage required by the LOP controller 2300.
  • the power supply module 2400 may be attached or detached to the outside of the LOP controller 2310 and includes connectors 2315 and 420 for securing a power supply path therebetween.
  • the input rating of the LOP controller 2310 is DC 24V
  • the power supply of the DC 24V input from the outside is converted into an appropriate voltage used inside the controller through the DC / DC converter 2313 to the CPU 2311 or the like. It is supplied to the internal circuit.
  • the DC power supply such as DC 24V is output to some terminals of the two sockets 2314A and 2314B without passing through the DC / DC converter 2313 and is mounted on some wires (two lines) of the communication cable for serial communication. .
  • the sockets 2314A and 3314B serve as communication ports for serial communication. Two sockets are provided in each LOP controller 2300 to connect the integrated module 2100 of the motor control panel and the LOP controller 2300 in the field. Seek ease.
  • a power supply module 2400 which is detached or mounted on the rear of the LOP controller 2310 is developed and applied.
  • the input of the power supply module 2400 is an AC or DC voltage connected from the motor control panel (for example, may be AC 110V, which is commonly used in Korea), and the LOP controller is converted into a DC voltage such as DC 24V. It supplies to 2310.
  • a DC of 24V supplied from the power supply module 2400 is supplied to the DC / DC converter 2313 and the sockets 2314A and 2314B.
  • the DC / DC converter 2313 converts and uses the voltage.
  • power is supplied to another LOP controller 2310 that is connected by providing DC power through a wire of a communication cable and a pin not used for serial communication among the pins of the socket. do.
  • the LOP controllers 2310 need to be supplied with power from the motor control panel. For example, as illustrated in FIG. 22A, power may be supplied only to the LOP controller 2310 closest to the motor control panel.
  • the entire LOP controller 2410 may not operate due to a break in the power line or a failure of the power supply module 2400. There is a risk.
  • a plurality of power supply module 2400 is located in the vicinity of the plurality of LOP controller 2310 to generate DC power from the input power, the plurality of power supply module 2400 is between the integrated module 2100 and the LOP controller 2310 DC power is applied in parallel to at least two different points for some wires in the communication cable constituting the serial communication network. All or part of the power supply module 2400 may be detachably attached to the LOP controller 2310 (a part of the power supply module may be included in the LOP relay device as described below).
  • the power supply module 2400 is installed in two or more of the LOP controllers 2310, the power is redundant, so that all LOP controllers 2310 even if some power supply modules 2400 fail or some power lines from the motor control panel are disconnected. It is possible to supply power normally, and there is an advantage that power can be supplied to the entire LOP controller 2310 even if there is a disconnection in the middle of the communication cable for serial communication or the plug is pulled out.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an integrated module 2100 and a LOP controller 2310 in a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • the integrated module 2100 includes two communication ports for performing serial communication with the LOP controller 2310.
  • the serial communication line may be configured as a ring by connecting the RJ45 socket of the last LOP controller 2310 and the remaining communication port of the integrated module 2100.
  • the master device cannot communicate on two communication ports at the same time.
  • the integrated module 2100 which is a master device of serial communication, registers an ID of a slave device.
  • the integration module 2100 attempts to communicate with the LOP controller of the corresponding ID through a different communication port with a time difference. .
  • the integrated module 2100 determines whether an error occurs in the corresponding LOP controller 2310 or whether the communication line is missing or broken. If the communication line is disconnected or disconnected at one point, there will be a response to the communication attempt through the other communication port, but if there is a failure of the LOP controller 2300, there will be no response.
  • the integrated module 2100 uses both communication ports, but some of the plurality of LOP controllers 2310 communicate with each other through the first communication port.
  • the LOP controller 2310 communicates through the second communication port.
  • the integrated module 2100 may distinguish the case where the communication line is disconnected or broken and the case where the LOP controller 2310 is broken, and report it to a computer in the central control room, thereby enabling immediate maintenance.
  • a plurality of LOP controller 2310 and the integrated module 2100 is connected to the serial communication cable to form a ring, the integrated module 2100 is provided with at least two communication ports in pairs, a plurality of LOP controller 2310 Both ends of the chain connected in series connect to each of two paired communication ports.
  • Motors controlled through the motor control panel may be distributed in various places, and thus the LOPs installed may be widely distributed.
  • the distance between the LOPs may be too long, and the communication line may be too long or the path through which the communication line passes may be complicated.
  • a means for installing a separate communication line for each direction is needed.
  • One way to solve this problem is to have several communication port pairs for the LOP controller 2310 in the integrated module 2100, but already many communication ports for communication with the protection control module 2200 and the central control room. There may be difficulties in situations where it is necessary to have.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a LOP relay device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 25 is a diagram showing the configuration of a system for a motor control panel to which the LOP relay device according to an embodiment of the present invention.
  • the LOP relay 2500 performs a function of relaying serial communication between the plurality of LOP controllers 2310 and the integrated module 2100.
  • the LOP relay 2500 includes a plurality of pairs of serial communication drivers such as RS-485, and includes a CPU for internal control and data storage.
  • the LOP relay 2500 is a device having two serial communication ports for communicating with the integrated module 2100 and four serial communication ports for communicating with the LOP controller 2310. ) Can create two serial communication paths that are redundant.
  • a serial communication network may be configured while using a LOP relay 2500 in a ring structure for a group of LOP controllers divided in two directions.
  • the LOP relay 2500 includes at least one pair of at least two serial communication ports, and both ends of a chain in which a plurality of LOP controllers 2310 are connected in series are respectively coupled to these two communication ports. When there is no response to the serial communication through any one of the two communication ports in the pair, serial communication is performed through the other communication port.
  • the integrated module 2100 functions as a master of serial communication with respect to the connected LOP relay 2500 and the LOP relay 2500 functions as a slave.
  • the LOP relay 2500 functions as a master of serial communication with respect to the plurality of LOP controllers 2310 connected thereto, and the corresponding LOP controllers 2310 function as slaves.
  • the LOP relay 2500 may include a LOP allocation table in which information about communication ports allocated for each LOP controller 2310 is stored, and the LOP allocation table may be stored in a nonvolatile memory of the CPU.
  • the LOP relay 2500 may store the ID of the communication port allocated corresponding to the ID of each LOP controller 2310 in the LOP allocation table at the initial setting.
  • the information of the LOP allocation table may be updated. In particular, when the communication line is disconnected, the communication port stored corresponding to the ID of the LOP controller 2310 connected to the rear end of the disconnection point may be changed.
  • the LOP relay 2500 when the LOP relay 2500 receives data from the integration module 2100 to the LOP controller 2310 having a specific ID, the LOP relay 2500 determines an assigned communication port from the LOP allocation table, and determines the corresponding communication port through the determined communication port. Data may be transmitted to the LOP controller 2310.
  • the number of LOPs 2300 is very large or needs to be distributed in various directions, the number of LOP communication relays 2500 needs to be increased, so the expansion is very easy.
  • FIG. 26 is a diagram showing a system for a motor control panel according to another embodiment using a LOP repeater
  • FIG. 27 is a diagram showing a system for a motor control panel according to another embodiment using a LOP repeater.
  • FIG. 27 is duplicated up to the LOP relay 2500 and the integrated module 2100.
  • Integration module 2100 is configured in a pair, including a master integration module and a slave integration module, the master integration module operates for normal communication, and if a failure occurs, the slave integration module can operate.
  • the master integration module is connected to each of the two LOP relays, and the slave integration module is also connected to each of the two LOP relays.
  • Each integrated module 2100 includes an LOP allocation table, and stores information about a communication port to be used for each ID of each LOP controller 2310 or an LOP relay device 2500 connected thereto. Can be updated.
  • a ring started at one LOP repeater 2500 ends at another LOP repeater 2500. Both ends of the chain including the plurality of LOP relays 2500 included in one ring are connected to different LOP relays 2500, respectively. Therefore, even if there is a failure in one LOP relay 2500, it is possible to communicate through the other LOP relay 2500.
  • the other unit may perform the function.
  • the communication connection with the LOP controller 2310 can communicate with each of the two LOP relay unit 2500, any one of the entire LOP controller 2310 even if one of the LOP relay unit 2500 does not perform a function It can also communicate with one another.
  • FIG. 28A is a diagram schematically illustrating a situation in which the LOP relay 2501 is configured together with the LOP controller 2310 in the LOP 2300 according to an embodiment of the present invention.
  • b) is a block diagram showing the configuration of an LOP relay device 2510 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a system for a motor control panel to which the LOP relay device 2510 is applied according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 30 is a perspective view showing a similar configuration (the power line from the motor control panel is omitted). Shown).
  • the LOP relay device 2510 includes a power supply module 2511 and a DC / DC converter 2512.
  • the LOP relay device 2510 is installed in the specific LOP 2300 together with the LOP controller 2310 without installing the motor control panel, a more effective configuration is possible.
  • the supply capacity of the power supply module 2511 is designed to have a capacity larger than the capacity to be supplied therein.
  • the power supply capacity of the apparatus itself is designed.
  • the LOP repeater 2510 is installed in the LOP 2300 as shown in FIG. 28, the LOP repeater itself Along with the power supply function, to have a power supply function for the other LOP controller 2310 adjacent to the LOP controller 2310 of the corresponding LOP (2300).
  • the power supply module 2511 is located near the LOP controller 2310 and generates DC power from the input power, but is included in the LOP repeater 2510.
  • the power output from the power supply module 2511 may be used as a self-power of the LOP relay device 2510 via the DC / DC converter 2512, and the communication cable may be connected through each communication port of the LOP relay device 2510. It is applied to some wires (line), ie some wires not used for communication. Therefore, the power supply module for the LOP controller 2310 has the same effect as that incorporated in the LOP relay 2510.
  • the power line supplied from the motor control panel may be connected to the LOP relay 2510.
  • the control power supply (24VDC) voltage attenuation cannot supply the control power from the repeater to the LOP controller.
  • the relay device since the relay device is installed in the LOP, the relay device becomes close to the LOP controllers, thereby enabling the supply of control power from the relay device.
  • the LOP controller 2310 may be mounted on the rear surface of the LOP controller 2310. Some of the plurality of power supply modules are configured inside the LOP repeater 2510, and others are mounted outside the LOP controller 2310.
  • DC power is applied to each of the wires in the communication cable constituting the serial communication network in parallel at least two different points, respectively, and greatly reducing the number of power supply modules and power lines.
  • DC power is applied to each of the wires in the communication cable constituting the serial communication network in parallel at least two different points, respectively, and greatly reducing the number of power supply modules and power lines.
  • even if some power supply module breaks down or some power line breaks, normal power supply is possible.
  • 31 is a block diagram showing a system for a motor control panel configured differently using the LOP relay device 2510 according to an embodiment of the present invention.
  • the LOP repeater 2510 is installed in a particular LOP 2300 together with the LOP controller 2310, but for the understanding of the power line and communication line connections, the LOP 2300 is not drawn and only the connection lines with the devices are shown. It became.
  • the LOP repeater 2510 supplies the control power of the LOP controller 2310 through a communication cable, it is not necessary to install a power supply module in the LOP controller 2310.
  • the power supply module 2511 included in one LOP relay device 2510 due to the large number of LOPs 2300 is insufficient in capacity, or when power redundancy is required, additional power is supplied to the rear of the LOP controller 2310.
  • the supply module 2400 may be attached.
  • FIG. 32 is a block diagram showing a system for a motor control panel configured differently using the LOP relay device 2510 according to an embodiment of the present invention.
  • the system for the motor control panel shown in FIG. 32 also provides a fault tolerance for the LOP repeater 2510.
  • each LOP repeater 2510 includes a power supply module 2511, DC power is applied to each of the wires in the communication cable constituting the serial communication network in parallel at at least two different points.
  • the LOP controller 2310 receives DC power in parallel through the communication port.
  • the integrated module 2100 includes a master integrated module and a slave integrated module configured in pairs, for example, one of the two integrated modules 2100 shown is a master integrated module and the other is a slave integrated module.
  • the LOP repeater 2510 includes a pair of master LOP repeaters and slave LOP repeaters, one of which is shown as a master LOP repeater and the other as a slave LOP repeater.
  • the master integration module is connected to each of the master LOP relay and the slave LOP relay, and the slave integration module is also connected to each of the master LOP relay and the slave LOP relay.
  • one LOP relay device of the master LOP relay device and the slave LOP relay device is connected to one end of a chain in which a plurality of LOP controllers are connected in series, and the other LOP relay device is connected to the other end of the chain.
  • the slave LOP relay device may communicate with all LOP controllers 2310.
  • the LOP controller connected to the rear end can be communicated through the slave LOP controller.
  • some LOP controllers forming one ring should be communicated through the master LOP relay and the other LOP controller should be communicated through the slave LOP relay. .
  • From the standpoint of the integrated module 2100 if there is a disconnection in the communication line, there may be a inconvenience to collect data from two LOP relays. This inconvenience may be solved by the following configuration of the motor control panel system.
  • FIG. 33 is another configuration diagram of a system for a motor control panel employing the LOP relay device 2510 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 34 is a perspective view showing a similar configuration (the power line from the motor control panel is 35 is an internal configuration diagram of the socket board 2600.
  • the socket board 2600 includes at least three sockets and is commonly connected to each pin for each of the three sockets.
  • the integrated module 2100 is composed of two pairs, one becomes a master integrated module and the other is a slave integrated module. Although the integrated module 2100 is not shown, the first control unit communicates with the protection control modules in the motor control panel. In addition to being connected via a network, LOP controllers 2310 are connected via a second serial communication network.
  • LOP repeater 2510 is also composed of two pairs, one becomes a master LOP repeater and the other becomes a slave LOP repeater, and the LOP repeater is connected in series between a plurality of LOP controllers and a master integrated module or slave integrated module. Relay communication. As described above, the LOP relay 2510 has a power supply module. If so, the DC power is applied in parallel at two different points to some wires in the communication cable constituting the serial communication network. For example, in the ring shown on the right side of the drawing, through the socket board 2600 and the communication cable, each LOP controller 2310 is supplied with DC power in parallel from the two LOP relay 2510.
  • the master integration module is connected to each of the master LOP relay and the slave LOP relay, and the slave integration module is also connected to each of the master LOP relay and the slave LOP relay.
  • One end of a chain in which a plurality of LOP controllers 2310 are connected in series using the socket board 2600 is commonly connected to the first communication port of the master LOP relay device 2510 and the first communication port of the slave LOP relay device.
  • the other end of the chain is commonly connected to the second communication port of the master LOP repeater and the second communication port of the slave LOP repeater.
  • one of the master integrated module or the slave integrated module is selectively activated, and in particular, one of the master LOP relay or the slave LOP relay is selectively activated to prevent collision between the two. have.
  • the system for a motor control panel can cope with the failure of the integrated module or the LOP relay device, and can cope with the disconnection occurring in any communication line and communication port, and the power from the motor control panel. It is possible to cope with an abnormality in the line or the power supply module, so that the fault tolerance of the system is greatly improved. And, while achieving this effect, it is more efficient to configure the power supply module in all LOPs and to install only the power supply module and power line only in some LOP or LOP repeater without installing the power line up to all LOPs. This becomes possible.
  • the entire motor control panel is managed, and by configuring a 'integrated module' which is a new device that manages three-way communication with the LOP, the protection control module and the central control room (PLC), the communication and power supply with the LOPs are also provided. It is possible to construct a highly stable system.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 (a) is an internal block diagram of the integrated modules 3110 and 3120 and
  • FIG. 37 (b) is a protection control module 3200.
  • 38 is a diagram illustrating an internal configuration of the bridge sockets 3310 and 3320
  • FIG. 39 is a diagram illustrating an internal configuration of the unit socket 3400.
  • FIG. 41 is a perspective view illustrating a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 36.
  • the system for a motor control panel includes: a first integrated module 3110 and a second integrated module 3120 which are installed in a retraction unit 310 corresponding to the motor control panel and are redundant; A plurality of protection control modules 3200 installed corresponding to each motor unit 320; An upper system 340 which is a computer or a PLC of a central control room; An Ethernet switch 330 for communication between the upper system 340 and the integrated modules 3110 and 3120 of each MCC; Two bridge sockets 3310 and 3320 for connecting the redundant first integrated module 3110 and the second integrated module 3120 to the multipoint bus; And a plurality of unit sockets 3400 for connecting each protection control module 3200 to a multipoint bus.
  • Each of the first integrated module 3110 and the second integrated module 3120 includes two Ethernet drivers (Ethernet MAC & PHY) for Ethernet communication with each other or an upper system 340 such as a computer or a PLC in a central control room.
  • One of the first integrated module 3110 and the second integrated module 3120 operates as an active module and the other operates as a standby module.
  • the heartbeat communication is performed between the active module and the standby module via Ethernet, and the standby module takes over the function of the active module when there is an error in the active module.
  • the heartbeat message may include a signal or information transmitted to the standby module when the active module operates normally.
  • the first integrated module 3110 and the second integrated module 3120 perform IP communication with the upper system 340, but when there is an error in the active module, the standby module's IP address is switched to the IP address used by the active module. do.
  • the first integrated module 3110 and the second integrated module 3120 receive and transmit a control command to each protection control module 3200 from the upper system 340, and are collected and generated by each protection control module 3200. Collects data on current, voltage (voltage data may be received from the integrated module), power, and the like and state data of each protection control module 3200 from each protection control module 3200 and reports it to the upper system 340. do.
  • the first integrated module 3110 and the second integrated module 3120 collect data on the main line voltage and current using the connected PTs and CTs, and report the data to the upper system 340. Data may be transferred to each protection control module 3200 so that each protection control module 3200 may use the same to calculate power.
  • the protection control module 3200 includes an RS-485 driver for serial communication with the integrated module, an LCD for displaying information, an analog input circuit for inputting signals from a connected PT or CT, Since the voltage data may be received from the integrated module, the PT and the analog input circuit for the PT may be omitted), the signal processing of the analog signal, the DSP for operation and control, etc. may be included (see FIG. 37 (b)). ).
  • the protection control module 3200 is installed in the motor unit together with a circuit breaker, a switch, and the like to protect the motor (or drive and stop control thereof), and controls the switch according to a command or a self-determination from the integrated module.
  • the protection control module 3200 obtains the current data of the branch line by using a CT connected or embedded, and also obtains the voltage data of the branch line by using a PT connected or embedded, or transmits voltage data from the integrated module. It collects and generates data about voltage, current and power, and transmits the collected and generated data to the integrated module.
  • the first bridge socket 3310 and the second bridge socket 3320 commonly connect a multipoint bus configured for serial communication with each protection control module to the first integrated module 3110 and the second integrated module 3120. To be used.
  • the bridge sockets 3310 and 320 have at least three sockets, and corresponding terminals used for serial communication in at least three sockets are internally connected to each other (see FIG. 8).
  • Terminals Ta used for serial communication in the first socket (Socket 1), the second socket (Socket 2) and the third socket (Socket 3) in the bridge socket is commonly connected to each other internally and the terminals (Tb) are internally connected to each other Are commonly connected.
  • the unit socket 3400 is used to connect each protection control module 3200 to the multipoint bus, and the unit socket 3400 may have the same structure as the bridge socket described above.
  • the communication line between the second socket (Socket 2) of the unit socket and the protective control module 3200 constitutes a stub
  • the length of the stub may be 1 meter long or more than 3 meters
  • the motor control panel Many of the assembled motor units make up such a stub.
  • Such a long stub causes an impedance mismatch and thus causes a reflection of a signal, thereby increasing the possibility of a communication failure.
  • the unit socket 3400 as illustrated in FIG. 39 may be configured.
  • the unit socket 3400 may include a first socket 3 and a third socket 3 which are connected in both directions in which a multipoint bus extends, and a plurality of protection control modules. It includes a second socket (Socket 2) connected to one protection control module 3200.
  • the solenoid switches 3410 and 3420 receive control power from the protection control module 3200 through the terminal DC + and the terminal DCG of the second socket, and are operated by the control power. Switch between.
  • the first state is a state in which the corresponding terminals of the first socket and the third socket are directly connected in the unit socket 3400, and the second state is the corresponding terminal of the first socket and the third socket. It is connected via.
  • the protection control module 3200 and the unit socket 3400 are connected by cables having plugs at both ends, respectively, and include signal lines corresponding to respective terminals of the illustrated second socket 2.
  • Signal lines constituting the cable include a signal line connected to a first socket (ie, a signal line connected to the first solenoid switch 3410), a signal line connected to a third socket (ie, a second solenoid switch 3420) and Signal lines to be connected) and signal lines for supplying control power to the solenoid switches 3410 and 3420, respectively.
  • the stub to the protection control module since the stub to the protection control module is connected to (started), it may be an internal portion of the protection control module 3200 or a socket configured in the protection control module 3200.
  • the stub length of the shorter or shorter.
  • each integrated module (3110, 3120) of the entry unit 310 the internal communication with two internal communication ports, that is, two serial communication ports (3111, 3112 or 3121, 3122)
  • two serial communication ports 3111, 3112 or 3121, 3122
  • a multipoint bus to which a plurality of protection control modules are connected is configured.
  • the multipoint bus may be in accordance with the RS-485 standard.
  • Each protection control module is connected in parallel by signal lines at any point on the multipoint bus.
  • the point where the stub to the protection control module is connected may be inside the unit socket 3400, but may be configured inside the protection control module 3200 or the socket of the protection control module 3200, depending on the embodiment. .
  • One end of the multi-point bus that is, one end is commonly connected to the first serial communication port 3111 of the first integrated module 3110 and the first serial communication port 3121 of the second integrated module 3120, and is multi-pointed.
  • the other end of the bus that is, the other end, is commonly connected to the second serial communication port 3112 of the first integrated module 3110 and the second serial communication port 3122 of the second integrated module 3120.
  • the bridge sockets 3310 and 3320 are used for the two common connections.
  • the section including the point at which the plurality of protection control modules are connected is shared to form a single multipoint bus.
  • the sections of the first bridge socket 3310-each unit socket 3400-the second bridge socket 3320 are shared to form a single multipoint bus.
  • the redundant operation of the system for a motor control panel will be briefly described.
  • the first integrated module 3110 is an active module and the second integrated module 3120 is a standby module will be described.
  • the first integration module 3110 performs IP communication with the host system 340 using a single IP address known to the host system 340, and the first serial module 3110 communicates with each protection control module 3200 in the motor control panel. Communication can be made through the communication port 3111. At this time, the second serial communication port 3112 may not be used or may be used only for acknowledgment.
  • the first serial communication port 3111 may be used to communicate with the protection control modules 5 to 10 using the second serial communication port 3112 of the first integrated module 3110.
  • the protection control module connected to one side of the multipoint bus centered on the disconnected point communicates using the first serial communication port of the active module.
  • the protection control module connected to the other side of the multipoint bus performs communication using the second serial communication port of the active module.
  • the second integrated module 3120 connected through Ethernet and performing heartbeat communication detects an abnormality of the first integrated module 3110.
  • the IP address is changed to an IP address known to the upper system 340 to perform IP communication with the upper system 340.
  • the second integrated module 3120 communicates with each protection control module 3200 through the first bridge socket 3310 and the second bridge socket 3320.
  • the first serial communication port of the second integrated module 3120 is different from the first to fourth protective control modules.
  • 3121 may be used to communicate with the protection control module 5 to 10 using the second serial communication port 3122 of the second integrated module 3120.
  • Dual integrated modules are installed corresponding to the motor control panel, and the integrated modules may be applied to a configuration for performing serial communication with LOPs (which become unit modules) corresponding to each motor.
  • LOPs which become unit modules
  • Such a configuration becomes a form in which the LOP is configured instead of the protection control module in the above description.
  • the integrated module of the motor control panel and each LOP are connected to a serial communication network, wherein one end of the multipoint bus to which the LOP is connected is common to the first serial communication port of the first integrated module and the first serial communication port of the second integrated module.
  • the other end of the multipoint bus is commonly connected to the second serial communication port of the first integrated module and the second serial communication port of the second integrated module, and a bridge socket is used for this common connection.
  • a redundant integrated module is installed corresponding to the distribution panel (or switchboard), and the integrated module may be applied to a configuration for performing serial communication with measurement devices (which become unit modules) corresponding to each branch line.
  • This configuration takes the form of a measuring device for branch lines instead of the protection control module in the above description.
  • the integrated module of the distribution panel and the measuring devices of each branch line are connected by a serial communication network, and one end of the multipoint bus to which the measuring device of the branch line is connected is connected to the first serial communication port of the first integrated module and the second integrated module. Commonly connected to the first serial communication port, the other end of the multipoint bus is commonly connected to the second serial communication port of the first integrated module and the second serial communication port of the second integrated module, and the bridge socket is used for this common connection. do.
  • the present invention implements an optimized redundancy scheme for the protection control module using a HMI display module attached to the front panel of the motor unit.
  • FIG. 42 is a block diagram of a display module 4500 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 43 is a display module 4500 and a main protection control module 4210 configured in a unit unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 44 is a block diagram illustrating a connection relationship between a main protection control module 4210, an auxiliary protection control module 4220, a display module 4500, and a magnetic contactor 450.
  • 45 is a diagram illustrating an example of a motor control panel in which a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention is configured.
  • the display module 4500 receives two serial communication drivers 4511 and 4512, such as an RS-485 driver, two serial communication ports 4451 and 4522, and inputs an operation command from a user.
  • a key 4550 for displaying information an LCD 4540 for displaying information, a DC / DC converter 4560 for converting an input DC voltage to an internal power supply, and a CPU for performing overall control and calculation of the display module ( 4530).
  • the power used for the display module 4500 is supplied from one or two of the protection control modules through a line not used for communication among the serial communication cables connected to the protection control modules 4210 and 4220 of the same motor unit.
  • the display module 4500 has at least two communication connectors. Unlike the conventional duplex configuration, the display module 4500 may monitor and set two protection control modules using one display module 4500.
  • the display module 4500 includes two serial communication drivers 4511 and 4512 and ports 4451 and 4522. Referring to FIG. 43, each motor unit has a primary main display module 4500. A protection control module 4210 and a secondary protection control module 4220 are configured. The main protection control module 4210 is connected through the first serial communication driver 4511 and the first serial communication port 4452, and is assisted through the second serial communication driver 4512 and the second serial communication port 4522. The protective control module 4220 is connected.
  • Each motor unit of the motor control panel includes a main protection control module 4210 and an auxiliary protection control module 4220, a main protection control module 4210 and an auxiliary, which perform at least redundant protection functions for the corresponding motor M.
  • FIG. It includes a single display module 4500 for the protection control module 4220.
  • the main protection control module 4210 is connected to the host device through serial communication via the socket board 4400 and the serial communication line alone
  • the display module 4500 includes the main protection control module 4210 and the auxiliary protection control module ( 4220) is connected to the internal serial communication.
  • the communication connection with the integrated modules 4110 and 120 of the inlet unit 410, which is the upper device, is configured only with the main protection control module, and in the motor unit 420, the main protection control module, the display module, and the auxiliary protection control module It is connected by a dedicated communication line.
  • the auxiliary protection control module 4220 transmits and receives information to and from the host device through the display module 4500 and the main protection control module 4210.
  • the display module 4500 is connected to the main protection control module 4210 and the auxiliary protection control module 4220 using different serial communication drivers and ports and communication lines. In the internal serial communication, the display module 4500 becomes a master and the main protection control module 4210 and the auxiliary protection control module 4220 become slaves, respectively.
  • the display module 4500 receives a user's operation command, displays and alarms various status information and event information received from the two protection control modules 4210 and 4220, and receives the two control control modules 4210 and 4220.
  • the current data is compared and measured information is requested from the main protection control module 4210 and / or the auxiliary protection control module 4220 according to a user's operation command, and received and displayed.
  • two protection control modules 4210 and 4220 may include a CT (Current Transformer) for sensing the current of a power line going to the motor M for each phase, and a ZCT for sensing a vector sum of three-phase current ( Zero Current Transformer), two types of trip contacts (T1 to T4) for performing the protection function, core part (CORE), and serial communication port.
  • the core unit CORE is an analog input circuit (not shown) for inputting signals from CT and ZCT, a serial communication driver such as an RS-485 driver for serial communication, a CPU for signal processing and control and calculation, or the like. DSP and the like can be configured.
  • the main protection control module 4210 performs a measurement function, a protection function, and a control function together, and the auxiliary protection control module 4220 performs a measurement function and a protection function, and thus the measurement function and protection.
  • the function is redundant.
  • the main protection control module 4210 has a contact T5 switched according to the signal of the signal line RUN1 to perform a control command of RUN / STOP, and the main protection control module 4210 and the auxiliary protection control module 4220. ) Includes first to fourth trip contacts T1 to T4 that are switched according to the signal of the signal line TRIP to perform a protection function.
  • the magnetic contactor M / C comprises a main contact 451, an auxiliary contact 453 and an excitation coil 452 (shown separately for convenience), and the main contact 451 is a motor M Opening and closing the path of the power line to the auxiliary contact 453 is switched to the same state in conjunction with the main contact 451 is used to monitor the state of the magnetic contactor.
  • the exciting coil 452 is configured to magnetically switch the state of the main contact 453 of the magnetic contactor.
  • the excitation coil 452 of the magnetic contactor installed in the path for supplying power to the motor M, the first trip contact T1 of the main protection control module and the second trip contact T2 of the auxiliary protection control module are connected.
  • the first trip contact T1 and the second trip contact T2 are connected to each other in parallel connection (state of FIG. 44) or in series and then to the exciting coil 452.
  • the first trip contact T1 in circle B and the second trip contact T2 in circle C are redrawn in circle A for convenience. That is, T1 of circle A and T1 of circle B are the same, and T2 of circle A and T2 of circle C are the same. ⁇
  • one of the above parallel connection or series connection may be selected.
  • a series connection may be selected if protection to the motor itself is more important
  • a parallel connection may be selected if protection to the process in which the motor is involved is more important.
  • the two protection control modules 4210 and 4220 are in charge of one of the redundant protection functions, respectively, and perform current measurement using CT and ZCT to generate current data, self-generated current data and an integrated module to be described later. Various measurement information about current, voltage, and power are generated by using the voltage data received from the same, and various state information and event information about the operation of the motor are generated. Further, the main protection control module 4210 receives a control command for the motor from the host device, the front panel of the MCC, or a local operation panel (LOP) and performs the same.
  • LOP local operation panel
  • the auxiliary protective control module 4220 is set up from a host device such as a computer or a PLC in the central control room or a control command is issued to the auxiliary protective control module 4220.
  • a host device such as a computer or a PLC in the central control room or a control command is issued to the auxiliary protective control module 4220.
  • data may be sent to the main protection control module 4210.
  • the display module 4500 transmits data on the auxiliary protection control module 4220 to the auxiliary protection control module 4220.
  • measurement information or state information generated by the auxiliary protection control module 4220 is transferred to the host device through the display module 4500 and the main protection control module 4210.
  • the state information of the auxiliary protection control module 4210 is transmitted to the host device via the display module 4500-the main protection control module 4210.
  • the display module is connected to the main protection control module and the auxiliary protection control module by the internal serial communication, the auxiliary protection control module can transmit and receive information with the host device via the display module.
  • the main protection control module may be connected to the host device via serial communication alone, various burdens of the host device can be reduced.
  • the main protection control module 4210 generates current data by performing current measurement using CT and ZCT, and uses current data generated by itself and voltage data received from an integrated module to be described below to control current, voltage, and power. It generates various kinds of measurement information, and generates various state information and event information related to the operation of the motor, and reports the generated measurement information, state information and event information to a higher level device such as an integrated module using a serial communication network. Further, the main protection control module 4210 receives a control command of RUN / STOP for the motor from the host device, the front panel of the MCC, or a local operation panel (LOP) and outputs a signal corresponding to the signal line RUN1. The contact T5 is thus switched and changes the power supply to the excitation coil 452 of the magnetic contactor and switches the main contact 451 of the magnetic contactor.
  • LOP local operation panel
  • the main protection control module 4210 generates current data by performing current measurement using the provided CT and ZCT and transmits the generated current data to the display module 4500.
  • the current protection is performed by using the CT and ZCT equipped with the auxiliary protection control module 4220 to generate current data and transmit the generated current data to the display module 4500.
  • the display module 4500 compares the current measured by the two protection control modules and generates an alarm when the difference is out of a predetermined range to prevent the occurrence of malfunction or malfunction in the event of an accident.
  • the display module 4500 compares the current measured by the main protection control module 4210 with the current measured by the auxiliary protection control module 4220, and reports the difference to the host device when the difference is out of a predetermined range. If the difference according to the comparison does not deviate from the predetermined range, one of the current measured by the main protection control module 4210 and the current measured by the auxiliary protection control module 4220 is preferably measured by the main protection control module 4210. Only one current is sent to the host device. Such comparison and determination may be performed by the main protection control module or the auxiliary protection control module in addition to the display module 4500.
  • the difference according to the comparison does not deviate from the predetermined range, it can be seen that the measurement of the main protection control module 4210 is normal, and accordingly various secondary measurement information based on the current data and the voltage data in addition to the current data. Only the protection control module may be reported to the host device. Alternatively, the display module may compare other measurement information in addition to the current data and determine the difference.
  • the current measured by the main protection control module and the current measured by the auxiliary protection control module and if the difference according to the comparison is out of a predetermined range by reporting to the upper device, for the measurement information While achieving redundancy, there is an effect of minimizing the burden on the host device and the communication burden.
  • the upper device in the configuration as shown in FIG. 11, the upper device must perform a function of receiving and comparing measurement information from each of the two protection control modules through a serial communication network, and then comparing them. This burden is alleviated by the module performing comparisons and judgments.
  • the present invention by comparing the current measured by the main protection control module and the current measured by the auxiliary protection control module to report to the host device when the difference according to the comparison is out of a predetermined range, two redundancy All the protection control modules do not have to report the measurement information to the upper level device, but only a single protection control module, for example, the main protection control module, may be reported, and the communication network is configured so that only a single protection control module communicates with the upper level device. There is an advantage to this.
  • the display module 4500 receives an operation command from the user using the key 4550. According to the operation command, the display module 4500 requests information from the main protection control module or / and the protection control module, and the main protection control module or / and the protection control module can immediately transmit the information.
  • the display module becomes the master and the two protection control modules become the serial communication so that the slave becomes the master.
  • the display module which is the master, takes the initiative of serial communication and protects the desired information with the minimum delay time desired by the user. Can be taken from the control module.
  • the display module is connected to the two protective control module and the internal serial communication, but the display module is the master and the two protective control module is the slave, thereby enabling an immediate response to the user's request. do. It is assumed that the display module periodically receives and stores measurement information, so that an immediate response to a user's request can be configured.
  • one aspect of the present invention is that communication and memory requirements are reduced compared to such a configuration. It works.
  • the system for a motor control panel may include: a first integrated module 4110 and a second integrated module 4120 installed in a retraction unit 410 and corresponding to a motor control panel; A plurality of main protection control module 4210, display module 4500 and auxiliary protection control module 4220 installed in correspondence with each motor unit 420; A host system 440 which is a computer or a PLC of a central control room; An Ethernet switch 430 for communication between the upper system 440 and the integrated modules 4110 and 4120 of the MCC; Two bridge sockets 4310 and 4320 for connecting the redundant first integrated module 4110 and the second integrated module 4120 to the multipoint bus; And a plurality of socket boards 4400 for connecting each main protection control module 4210 to a multipoint bus.
  • the first integrated module 4110 and the second integrated module 4120 each have two Ethernet drivers (Ethernet MAC & PHY) (hereinafter, hereinafter referred to as an upper system 440 such as a computer or a PLC in a central control room) or Ethernet communication with each other. 2) RS-485 driver and serial communication port for serial communication in MCC and analog input circuit for signal input from PT (Potential Transformer) and CT (Current Transformer). And a DSP for signal processing of analog signals, a CPU for control and calculation, and the like.
  • Ethernet drivers Ethernet MAC & PHY
  • an upper system 440 such as a computer or a PLC in a central control room
  • RS-485 driver and serial communication port for serial communication in MCC and analog input circuit for signal input from PT (Potential Transformer) and CT (Current Transformer).
  • PT Local Area Network
  • CT Current Transformer
  • One of the first integrated module 4110 and the second integrated module 4120 may operate as an active module and the other may operate as a standby module.
  • the heartbeat communication is performed between the active module and the standby module via Ethernet, and the standby module takes over the function of the active module when there is an error in the active module.
  • the heartbeat message may include a signal or information transmitted to the standby module when the active module operates normally.
  • the first integrated module 4110 and the second integrated module 4120 perform IP communication with the upper system 440, but when there is an error in the active module, the standby module switches the IP address to the IP address used by the active module. do.
  • the first integrated module 4110 and the second integrated module 4120 receive and transmit a control command to each main protection control module 4210 from the upper system 440, and each main protection control module 4210 is provided. Collecting and generating data on the current, voltage, power and the like and state data of each protection control module 4210 and 4220 are collected from the protection control module 4210 and 4220 and reported to the upper system 440. In addition, the first integrated module 4110 and the second integrated module 4120 collect data on the main line voltage and current using the connected PTs and CTs, and report the data to the upper system 440. The data may be transferred to each main protection control module 4210 so that the protection control module can be used to perform power calculation.
  • the first bridge socket 4310 and the second bridge socket 4320 may include a multipoint bus configured for serial communication with each protection control module.
  • the first integrated module 4110 and the second integrated module may be used.
  • 4120 is used to connect in common.
  • the bridge sockets 4310 and 4320 have at least three sockets, and corresponding terminals used for serial communication in at least three sockets are internally connected to each other.
  • Terminals Ta used for serial communication in the first socket (Socket 1), the second socket (Socket 2) and the third socket (Socket 3) in the bridge socket is commonly connected to each other internally and the terminals (Tb) are internally connected to each other Are commonly connected.
  • the socket board 4400 is used to connect the main protection control module 4210 to the multipoint bus, and the socket board 4400 may have the same structure as the bridge socket.
  • the socket board 4400 includes a first socket 3 and a socket 3 that are connected in both directions in which a multipoint bus extends, and a plurality of main sockets. It includes a second socket (Socket 2) connected to any one of the main protection control module 4210 of the protection control module 4210.
  • the solenoid switches 4410 and 4420 receive control power from the main protection control module 4210 through the terminal DC + and the terminal DCG of the second socket, and are operated by the control power. Switch between.
  • the first state is a state in which the corresponding terminals of the first socket and the third socket are directly connected in the socket board 4400, and the second state is the corresponding terminal of the first socket and the third socket. It is connected via.
  • the main protection control module 4210 and the socket board 4400 are connected by cables having plugs at both ends, respectively, and include signal lines corresponding to respective terminals of the illustrated second socket 2.
  • Signal lines constituting the cable include a signal line connected to a first socket (ie, a signal line connected to the first solenoid switch 4410), and a signal line connected to a third socket (ie, a second solenoid switch 4420). And a signal line for supplying control power to the solenoid switches 4410 and 4420, respectively.
  • the point where the stub to the main protection control module is connected may be inside the main protection control module 4210 or a socket configured in the main protection control module 4210, so that The stub length to the protection control module is shortened or lost.
  • the multipoint bus may be in accordance with the RS-485 standard.
  • the protection control module is connected in parallel on each signal line at any point on the multipoint bus.
  • a point where the stub to the protection control module is connected may be inside the socket board 4400, but may be configured inside the main protection control module 4210 or the socket of the main protection control module 4210, depending on the embodiment. It may be.
  • the first integrated module 4110 and the second integrated module 4120 each have two serial communication port ports (hereinafter, referred to as a first serial communication port and a second serial communication port).
  • One end of the multi-point bus that is, one end is commonly connected to the first serial communication port of the first integrated module 4110 and the first serial communication port of the second integrated module 4120, and the other end of the multi-point bus, namely, The other end is commonly connected to the second serial communication port of the first integrated module 4110 and the second serial communication port of the second integrated module 4120.
  • the bridge sockets 4310 and 4320 are used for the two common connections.
  • FIG. 48 is an overall configuration diagram of a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 49 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an integrated module and a protection control module
  • FIG. 50 is a supercapacitor embedded in an integrated module. It is a perspective view showing.
  • the integrated module 5100 is installed in the in-unit unit 510 corresponding to the motor control panel, and is connected in communication with the protection control modules 5200 installed in each motor unit 520 through a serial communication network such as RS-485. do.
  • Ethernet driver (Ethernet MAC & PHY) 5106 and port for communication with the display module 5510 for the integrated module
  • RS-485 driver (RS485 Driver) 5109 for communication with the host system 540 in a serial communication method.
  • Analog input circuit (5101) for signal input from the current transformer, DSP 5103 for signal processing of the analog signal, CPU (5110) for control and calculation, AC from the power supply of the MCC to DC Integration module (5100)
  • a power supply (5111) for supplying operating power to each portion, and the like.
  • the power supply unit 5111 includes a supercapacitor 5111C capable of supplying operating power to the integrated module 5100 even after a power failure.
  • the supercapacitor is a large-capacity capacitor, and accumulates as much charge as usual and releases accumulated charge in case of power failure, thereby providing a source for supplying operating power of the integrated module 5100.
  • the integrated module 5100 measures the voltage of the infeed feeder by using a connected or built-in potential transformer (PT) and measures a connected or built-in current transformer (CT) (shown as an external PT and a CT in FIG. 49). Measure the feeder's current in real time.
  • PT connected or built-in potential transformer
  • CT connected or built-in current transformer
  • the integrated module (5100) is responsible for the start of each motor when the power is restored after the power failure, according to one aspect is important to the real-time current measured in the feeder using the CT installed in the feeder It is reflected as a factor and controls the starting of each motor after the recovery.
  • the protection control module 5200 is installed in correspondence with each motor supplied with power through the motor control panel, and has a built-in or exterior CT (Current Transformer) for sensing the current of the power line to the motor 550 for each phase, ZCT (Zero Current Transformer) for sensing the vector sum of three-phase current, internal or external, DO port (Digital Output) 5204 for digital signal output, DI port (Digital Input) 5203 for digital signal input And an analog input circuit 5201 for inputting signals from a connected PT (Current Transformer) and a CT (Current Transformer), a DSP 5202 for signal processing and control of analog signals, and communication, in particular, integration in the MCC.
  • RS-485 driver 5206 for communication with the display module 5520 for the protection control module
  • Port and protection control module It is configured to include an LCD (5207) including the display information.
  • the protection control module 5210 may perform a measurement function, a protection function, and a control function together.
  • the protection control module 5210 may measure the current of the power path to each motor 550 in real time using a CT.
  • the protection control module 5210 may open and close the power path to each motor 550 by controlling the contact of the magnetic contactor (M / C) using the DO port 5204.
  • the magnetic contactor (M / C) may comprise a main contact, an auxiliary contact and an excitation coil, the main contact opens and closes the path of the power line to the motor (M), and the auxiliary contact works in conjunction with the main contact. It can be switched to a state and used to monitor the state of the magnetic contactor, for example connected to the DI port of the protection control module.
  • the exciting coil is configured to magnetically switch the state of the main contact of the magnetic contactor.
  • Branch connector 5400 is for connecting the protection control module 5200 in parallel to the serial communication cable 5300 connected to the integrated module 5100, a plurality of sockets (for example, three sockets as shown) Includes and the corresponding pins in the plurality of sockets may be connected in parallel.
  • the communication network inside the MCC is configured using a serial communication cable 5300, a branch connector 5400, an RS-485 driver 5104, 5205, a port, and the like, and an integrated module 5100 and a plurality of protections. It is configured between the control module 5200.
  • the integrated module 5100 manages the start of each motor supplied with power through the motor control panel after recovery, using at least the allowable current of the inlet feeder and the real-time current measured by the inlet feeder as a reference. Start time of each motor is determined, and a start command is given to each protection control module 5200 using a serial communication network. The integrated module 5100 determines whether to start by comparing the difference between the allowable current of the inlet Peter and the real time current measured by the inlet feeder (hereinafter referred to as 'current margin') and the starting current of the motor waiting to be started.
  • the integrated module (5100) is to control the start of each motor after the power-up, and start each motor sequentially, in conjunction with the confirmation that the motor being started has transitioned to the operating state of the motor in the following sequence
  • the start command for the protection control module 5100 is transmitted to allow the motor controlled by the protection control module 5200 to be started.
  • the integrated module 5100 manages the supply of power to each motor after the recovery, the integrated module after recovery a plurality of protection control when the power failure time is less than the instantaneous power failure allowable time (T1) Send a command to restore the contact status of the power path to the module so that the power supply to the motor controlled by each protection control module is restored.
  • T1 instantaneous power failure allowable time
  • the integrated module 5100 is responsible for the power supply of each motor after the recovery, after the integrated module transmits at least information about the power failure time to the plurality of protection control module 5200.
  • Each of the protection control modules 5200 restores the contact state of the power path when the power failure time is smaller than the instantaneous power failure allowance time T1 set for each protection control module.
  • the integrated module 5100 plays a leading role in restarting (recovering the state of) each protection control module 5200 after restoration, which is an integrated module corresponding to the motor control panel (MCC). It is assumed that 5100 is installed and the integrated module 5100 and each protection control module 5200 are in close communication with each other in the motor control panel.
  • the present invention implements an effective post-recovery restart function by using an integrated module installed in the inlet unit of the MCC and connected to the protective control module 5200 of the individual motor unit in communication.
  • the restarting method of the motor (detailed configuration will be described later) according to the fifth embodiment and the fifth embodiment of the present invention has a power failure time greater than the instantaneous power failure allowance time T1 and more than the automatic restart allowance time T2. It may be useful in small cases and may be desirable to execute at this time (see FIG. 51).
  • the instantaneous power failure allowance (T1) has a very short recovery time after a power failure (for example, about several msec-several sec), so that the inrush current is relatively low even if the motor is restarted at the same time before the motor is completely stopped by inertia. It may be the limit of time that does not become.
  • the automatic restart allowance time T2 may be a limit of time that an administrator or the like can visually check the process state and restart automatically without restarting manually when the motor is restarted.
  • the restart delay time T3 is set as a specific time predetermined for each motor unit as in the related art, the overall start time is long.
  • the restart delay time T3 of the motor is dynamically controlled according to the control of the integrated module 5100 without setting the restart delay time T3 for each motor in advance.
  • FIG. 52 is a graph illustrating a restarting method of the motor according to the fifth embodiment of the present invention, and illustrates the current of the inlet feeder according to the change of time.
  • the integrated module 5100 is connected to the protective control module 5200 of the individual motor unit, and the protective control module 5200 of the motor unit is normally operated in the starting state of the motor through the self-monitoring current after the RUN command of the motor. Based on the structure that can be determined to change to the state to inform the state of its own to the integrated module (5100).
  • the motor gradually decreases after the inrush current corresponding to about 6 ⁇ 8 times the rated current flows, and then transitions to the operating state where the current under the rated current flows.
  • the protection control module 5200 distinguishes the start section (start state) in which the inrush current is generated and the run section (operation state) in which the current falls below 100% of the rated current and informs the integrated module 5100 of the inlet unit by communication.
  • the operating state may be a section in which the current flowing to the motor decreases and falls below 100% of the rated current.
  • the protection control module 5200 may monitor the current of the power path to the motor 550 by using an internal or external CT and an analog input circuit 5201, and determine at least a starting state and an operating state.
  • the integrated module 5100 of the inlet unit issues a start command to the protection control module 5200 of the first motor M1 after the restoration, the first motor is started.
  • the integrated module of the inlet unit checks the state transition to the run state by communication from the corresponding protection control module 5200 and immediately protects the second motor M2. The start command is given to the control module 5200.
  • the integrated module 5100 issues a start command for the third motor M3 immediately after confirming that the second motor has transitioned to an operation state after starting. As such, by sequentially starting the operation state of the individual motors, the inrush current can be minimized while optimizing the restart time of the entire motor.
  • the integrated module 5100 manages the start of each motor after the restoration and starts each motor sequentially, but the integrated module 5100 confirms that the starting motor has transitioned to the operating state. In synchronism, the start command for the next motor is sent to the corresponding protection control module.
  • the integrated module 5100 confirms the transition to the operating state by the status report from the protection control module 5200 of the motor being started, and as another method, the integrated module 5100 is the protection control module 5200 of the motor being started. You can also check the transition to the operating state based on the real-time current measured and transmitted by) and the rated current of each motor stored.
  • the next motor can be started immediately after the motor transitions to an operating state, instead of waiting for a restart delay time which is set in advance and afforded as in the prior art.
  • the restart delay time was inevitably set in consideration of the possibility of load fluctuation in the motor, but according to the present invention, the load condition of the motor may be changed according to the monitoring of each motor and control by the integrated module. Dynamically reflected automatically has the effect of optimizing restart delay time without overcurrent.
  • FIG. 53 is a graph illustrating a restarting method of a motor according to a fifth embodiment of the present invention, and illustrates a current of an incoming feeder according to a time course.
  • the second method of shortening the restart time by using the integrated module 5100 of the inlet unit is to operate based on the allowable current allowed for the feeder of the inlet unit without checking the transition of the start state of the individual motor-operation state.
  • allowable current can be set to the maximum value or proper value of allowable current, or can be automatically calculated and set according to the rated current of the inlet pump.
  • the protective control module 5200 of the motor unit should set the FLC (Full Load Current) corresponding to the rating of the connected motor for the protection function, and the set value is transmitted to the integrated module 5100 of the inlet unit connected to the communication.
  • the integrated module 5100 knows the FLC of each motor and calculates a starting current value of 6 times to 8 times the FLC in advance.
  • the starting current of the motor is determined by the full load current (FLC) of the motor, and may be determined, for example, about 6 to 8 times the FLC.
  • the integrated module 5100 measures the current flowing in the feeder in real time using a built-in or external CT, an analog input circuit 5101, a DSP 5103, and the like.
  • the current of the inlet feeder After starting the first motor after power recovery, the current of the inlet feeder starts to fall by measuring the current of the inlet feeder without checking the transition to the operation state of the first motor to start the next motor.
  • the difference between the allowable current of the inlet feeder and the current current measured by the inlet feeder is calculated, and if the value is greater than the starting current of the second motor, a start command is immediately given to the protection control module 5200 of the second motor. Even after starting the second motor, if the difference between the allowable current of the inlet feeder and the current measured in the inlet feeder is larger than the starting current of the third motor without waiting or confirming the transition to the operating state, the start command is immediately issued.
  • Restarting the entire motor in this way allows a small amount of current to flow temporarily into the feeder feeder, but can significantly reduce plant restart time by restarting all motors at a faster time within the allowable current size.
  • Fig. 54 is a graph for explaining a modification of the method for restarting the motor according to the fifth embodiment of the present invention and shows the current of the inlet feeder with the passage of time.
  • the current capacity of the inlet Peter may be designed to be about 40 times the FLC of each motor.
  • the starting current is about 6 to 8 times the FLC, but even if five motors are started at the same time, the allowable current of the inlet feeder will not be exceeded.
  • the integrated module 5100 stores the allowable current of the inlet feeder, and can know or calculate the starting current of each motor according to the starting sequence, so that the integrated module 5100 can start simultaneously based on the allowable current of the inlet feeder and the starting current of each motor.
  • One or more motors can be defined.
  • the integrated module 5100 first issues a start command to the protection control module 5200 of the first motor M1 and the second motor M2.
  • the integrated module 5100 measures the current of the inlet feeder, and when the current of the inlet feeder according to the starting current of the first and second motors starts to fall, the difference between the allowable current of the inlet feeder and the current current measured by the inlet feeder (current margin) ), And if the value is greater than the starting current of the next third motor, the start command is immediately given to the protection control module 5200 of the third motor.
  • the starting current of one or a plurality of motors waiting to be started is compared with a current margin to determine whether to start. If the current margin that can flow to the inlet feeder is greater than the starting current for one or more of the waiting motors, the start command is sent to the protection control module of the corresponding motor.
  • the quick restart after recovery in this way is due to the communication function of the integrated module and the current measurement function of the incoming feeder.
  • the integrated module 5100 controls the starting of each motor after the recovery, and uses the allowable current of the inlet feeder and the real-time current measured by the inlet feeder at least as a reference. Determine the starting point of each motor. The integrated module 5100 determines whether to start by comparing the difference between the allowable current of the inlet feeder and the real time current measured by the inlet feeder ('current margin') and the starting current of the motor waiting to be started. If the current margin is greater than the starting current of one or more of the waiting motors, the start command is transmitted to the protection control module of the corresponding motor.
  • the entire motor can be started more quickly than the above-described fifth embodiment. Will be.
  • FIG. 55 is a graph showing the voltage of the supply power and the state of the DO contact point over time when it is restored within the instantaneous power failure allowance time T1.
  • the power supply to each motor is controlled.
  • Each protection control module 5200 stops its function due to a power failure, but the integrated module 5100 has a built-in supercapacitor 5111C therein to function normally even during a power failure, and monitors the power supply state. And control each protection control module at the time of restoration.
  • the integrated module 5100 when the integrated module 5100 is restored after a short interruption within the allowable time T1, the integrated module 5100 maintains its state even if the protective control module 5200 of each motor unit is stopped during the static electricity. Monitors and issues a state recovery command to the protection control module 5200 of the individual motor unit through communication.
  • each motor unit can individually control the motor control unit according to its own situation by transmitting information about the magnitude of the voltage, the power failure or the power recovery state, and the power failure time through communication to the protection control unit of the individual motor unit. The latter method is useful when it is necessary to set the instantaneous power failure allowance T1 differently for each motor.
  • the integrated module 5100 manages the supply of power to each motor after power recovery. For this purpose, the integrated module 5100 monitors the power failure time and determines whether the time until power failure is within the instantaneous power failure allowance T1. . If the instantaneous power failure allowance time T1 is larger than the aforementioned automatic restart allowance time T2, control is performed according to the method of the above-described fifth embodiment or the fifth embodiment. When the power failure time is less than the instantaneous power failure allowance time T1, the integrated module 5100 transmits a state recovery command to each protection control module 5200 constituting the motor control panel through the serial communication network.
  • the integrated module 5100 issues a recovery command for the contact state of the power path (contact state of the magnetic contactor) to each protection control module 5200.
  • the contact state of the magnetic contactor (M / C) in the motor unit 520 may be changed by the power failure
  • the integrated module 5100 is each protection control module 5200 so that the contact state of the power path is restored to the state before the power failure.
  • Issue a restore command for Stores the contact state before the integrated module 5100 is out of power and transmits information or commands related to the contact state to each protection control module 5200, or the non-volatile memory of the protection control module 5100. It can be configured to store information.
  • the integrated module 5100 transmits information on at least the power failure time to the plurality of protection control modules 5200 through the serial communication network, and the protection control.
  • Each of the modules recovers the contact state of the power path (contact state of the magnetic contactor) when the received power failure time is smaller than the instantaneous power failure allowance time T1 set for each protection control module.
  • Each protection control module 5200 may set an instantaneous power failure allowance T1 according to its own situation.
  • Each motor may have a different time until it is completely stopped by inertia depending on the load conditions and the like, and the above modification is useful in such a situation.
  • each motor unit had to configure a momentary power restart restart separately from the protection control module, or each motor unit should have an emergency power source such as a UPS.
  • the motor control panel is configured by providing a single emergency power supply (specifically, a supercapacitor) corresponding to the motor control panel without having to provide a separate device or an emergency power supply for each motor unit.
  • a single emergency power supply specifically, a supercapacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 스터브가 최소화된 시리얼 통신용 소켓 보드는, 제 1 소켓, 제 2 소켓 및 제 3 소켓을 포함하는 소켓 보드에 있어서, 비여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하며, 여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 1 송수신 신호핀을, 그리고 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 2 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하는 릴레이부;를 더 포함하며, 상기 제 1 송수신 신호핀과 상기 제 2 송수신 신호핀은 각각 별개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

모터제어반용 시스템
본 발명은 시리얼 통신 연결을 위한 소켓 보드와 이러한 소켓 보드를 이용하여 시리얼 통신을 수행하는 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 통합모듈을 활용한 디지털 LOP(Local Operating Panel)와 이들을 포함하는 모터제어반용 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 모터제어반(MCC; Motor Control Center)에서 복수의 보호제어모듈과 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 통합모듈을 활용하여 디지털 LOP를 구성하고 LOP와의 통신 이중화 및 전원 이중화를 구현하는 것에 관한 것이며, 통합모듈과 상기 직렬 통신 네트워크를 공통 이용하여, LOP와 보호제어모듈 사이의 조작 명령 전송과 중앙제어실 또는 PLC와 보호제어모듈 사이의 계측 데이터 수집, 동작 상태 보고 또는 제어 명령 전송 등을 효율적이고 안정적으로 수행하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 모터제어반에 적용되는 통합모듈과 내부 통신에서 이중화 구조를 적용하되 처리 프로세스의 복잡성을 저감하고 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화를 구현하는 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 적어도 보호기능이 이중화된 보호제어모듈을 구비한 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.
MCC(Motor Control Center)는 모터의 운전, 정지 제어 및 보호를 위해 차단기, 개폐기, 보호제어모듈 등으로 구성된 단위유닛들과 각 단위유닛의 분기 선로에 전력을 공급하기 위한 주 선로와 차단기 등으로 구성된 인입 유닛으로 구성된다(도 1 참조).
단위유닛을 구성하는 구성품의 하나인 보호제어모듈은 보호장치와 제어장치들로 별도 구성할 수도 있고, 간단한 기능의 장치에서부터 통신기능을 겸하는 고기능 장치까지 다양한 제품이 적용되고 있다.
공장이나 빌딩 등에서는 MCC 판넬 앞에서 제어하는 것과 함께, 중앙제어실에서 원격으로 제어할 필요성이 높아지면서 통신기능이 있는 디지털방식의 보호제어모듈이 보급되고 있다(도 2 참조).
반면 모터가 설치된 현장에서 모터의 운전을 담당하는 현장조작반(LOP: Local Operating Panel)과의 연결은 단위유닛마다 아날로그 신호선들을 설치하는 경우가 아직 대부분이다(도 3 참조).
현장조작반(LOP)에서 모터에 흐르는 전류를 확인할 수 있게 하기 위하여 단위유닛 내에 설치한 CT와 현장조작반의 전류계를 연결하여야 하며, 모터의 운전상태(RUN, STOP 등)를 현장조작반에 표시하기 위하여 단위유닛내 보호제어모듈의 DO(Digital Output) 단자들과 현장조작반의 표시램프들을 연결하고, 현장조작반에서 푸쉬버튼에 의한 RUN, STOP 등의 조작명령이 보호제어모듈의 DI(Digital Input) 단자들을 거쳐서 보호제어모듈의 마그네트컨텍터(M/C)를 제어할 수 있도록, 현장조작반의 푸쉬버튼들과 보호제어모듈의 DI 단자를 연결하여야 한다.
그런데, 이와 같은 아날로그 신호선들은 단위유닛별로 각각 대응하는 현장제어반과의 사이에 설치되어야 하므로, 그 설치 비용이 높고 유지보수의 어려움이 많은 것은 자명한 사실이다. 도 3에서는 편의상 하나의 단위유닛에 대해서만 현장제어반과의 연결을 표시하였으나, 실제로는 모든 단위유닛과 현장조작반 사이에 이러한 연결이 필요하므로, 많은 수의 케이블이 필요하게 된다.
모터제어반으로부터 통상 수십 미터에서 수백 미터까지 떨어진 LOP를 아날로그 신호선들로 연결해야 하는 문제점을 해결하기 위하여, LOP의 장치를 시리얼 통신기능이 있는 디지털장치로 하고 단위유닛의 보호제어모듈과 통신으로 연결하는 방안을 생각해 볼 수 있다.
나아가 모든 LOP와 직렬 통신으로 한꺼번에 연결하되 모터제어반내에 시리얼(직렬) 통신 장치를 두어 LOP들과의 통신을 대표해서 수행토록 하며, 이 시리얼 통신 장치가 각 단위유닛의 보호제어모듈로 분배하고 취합하는 방안도 생각해 볼 수 있다.
그런데, 위의 방안에서는 상기한 모터제어반의 시리얼 통신 장치와 각 단위유닛의 보호제어모듈 사이에도 신호선이나 통신선로가 필요하게 될 것인데, 본 발명은 이와 같은 취지에 따라 모터제어반에 '통합모듈'이라는 새로운 형태의 모듈을 설치하며, 통합모듈과 각 보호제어모듈과의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 설치하고 특히, 이러한 시리얼 통신 네트워크를 LOP들과 각 보호제어모듈 사이의 통신외에 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와의 통신에서도 공통 이용토록 함으로써 모터제어반을 둘러싼 전체적인 시스템의 구성에 효율성을 높이고자 한다.
한편, LOP에 시리얼 통신을 수행하는 디지털 장비가 포함됨에 따라 종래 아날로그 형태의 LOP와 달리 디지털 LOP에는 전원의 공급이 필요한데, 현장 주변의 전원을 사용하면 모터제어반의 운용을 위한 전원의 계통에서 벗어나 부적절하므로 모터제어반에서 이러한 전원을 끌어다 쓰는 것이 바람직하다.
LOP의 제어전원은 LOP가 설치된 현장에서 가져올 수가 없으므로, 모터제어반 내의 전원과 연결하여야 하는데, 도 4(a)와 같이 LOP가 병렬로 단일의 전원선을 이용해 전원을 공급받을 수 있으나, 이 경우 전원선의 한 구간에 단선이 생기면 단선이 생긴 곳의 후단에 있는 LOP에는 전원을 공급할 수 없게 되는 문제가 있다.
그리고 이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, LOP마다 개별의 전원선을 연결해 주는 것을 생각해 볼 수도 있으나, 이 경우에는 LOP의 개수에 비례하는 많은 수의 전원선이 설치되어야 하므로 모든 LOP를 시리얼 통신으로 연결하는 방식의 장점이 없어지게 되는 문제가 있다. 아날로그 신호선에 비하여 신호선의 가닥 수는 줄었으나, 각 LOP 별로 전원선이 연결되어야 하므로 효율성의 장점이 거의 없어지게 된다.
도 5는 모터제어반(MCC:Motor Control Center)과 이에 적용된 모터제어반용 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다(본 출원인의 비공개 발명이다).
모터제어반(MCC:Motor Control Center)에서 마스터 장치('통합모듈')는 시리얼 통신을 통하여 복수의 슬레이브 장치('보호제어모듈')와 시리얼 통신을 수행하여 데이터를 수집하고 전달한다.
모터제어반의 인입유닛에 단위유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 되고 중앙감시실의 컴퓨터 혹은 PLC는 모터제어반별로 한대의 통합모듈과만 통신을 함으로써 관리효율성을 높이는 구성 예이다.
이와 같은 구성에서는, 도시된 바와 같이 T분기 커넥터를 사용할 수 있는 데, T분기 커넥터를 사용하면 다른 슬레이브 장치에 영향을 주지 않으면서 특정 슬레이브 장치를 통신 네트워크에 연결하거나 분리할 수 있으며, 예를 들어 T분기 커넥터를 사용하지 않고 슬레이브 장치에 직접 통신 케이블을 연결하면 네트워크의 중간에 슬레이브 장치를 새롭게 연결하거나 분리하는 것이 어렵다.
도 6은 3개의 소켓을 구비한 T분기 커넥터의 예로서, 도 6(a)는 외관이고 도 6(b)는 내부 회로 구성도이다.
3개의 소켓에서 송수신 신호핀(Ta,Tb)은 내부 라인을 이용하여 서로 연결되며, 소켓 2(Socket 2)에 연결되는 장치와 T분기 연결을 구성하게 된다.
도 7은 T분기 커넥터를 이용한 네트워크 구성의 예를 도시한 회로도로서, 도 7(a)는 T분기 커넥터까지 도시한 것이고 도 7(b)는 T분기 커넥터를 생략하고 이에 의한 내부의 전기적인 연결만을 고려하여 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 각 T분기 커넥터에 의하여 시리얼 통신선은 T분기되어 각 슬레이브 장치(Slave Device)로 연결되는 점을 알 수 있다.
그런데, 모터제어반과 같은 설비에서는 사용자가 단위유닛을 인출할 수 있는 구조가 되어야 하므로, 단위유닛의 슬레이브 장치('보호제어모듈')는 단위유닛 내에 위치하고 T분기 커넥터는 단위유닛의 외부에 설치되어야 한다.
따라서 T분기 커넥터의 소켓 2와 슬레이브 장치 사이의 통신선이 구성하는 스터브(Stub)는 그 길이가 짧게는 1 미터 길게는 3 미터 이상이 될 수도 있으며, 모터제어반에는 많은 단위유닛이 집합되어 있고 각 단위유닛마다 이와 같은 스터브를 구성하게 된다.
그런데 이와 같이 긴 스터브(Stub)는 임피던스 불일치(Impedance Mismatch)를 불러오며 이에 따라 신호의 반사(Reflection)를 일으켜 통신장애가 발생할 가능성을 높이는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, T분기되는 슬레이브 장치의 개수를 제한하는 방식을 사용할 수 있으나, 이러한 경우 일정 영역마다 컨버터나 별도의 수집장치를 설치해야 하는 문제점이 있으며, 설치여건에 따라 장애없는 통신이 보장되는 슬레이브 장치의 개수나 통신선의 길이가 달라질 수 있으므로, 정확한 설치사양을 제시할 수 없는 문제점도 있게 된다.
종래 모터제어반의 통신 구성은 각 단위 유닛의 보호제어모듈마다 고유 IP 및 ID를 부여하여야 하고 여러 대의 MCC가 설치되어 있는 경우 관리의 복잡성이 높아지는 문제가 있다.
이에 따라 본 발명의 발명자는 도 3과 같은 구조의 모터제어반용 시스템을 발명하였다. MCC의 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 되고, 중앙제어실의 컴퓨터 혹은 PLC는 MCC별로 한대의 통합모듈과만 통신을 함으로써 관리효율성을 높인 것이다.
그런데, 도 8과 같은 구성에서는 인입유닛에 설치되는 통합모듈의 신뢰성과 안정성이 매우 중요하게 된다. 각 모터유닛에 설치되는 보호제어모듈은 고장나더라도 모터 한대에 대한 제어 불능 상태가 되지만, 인입유닛의 통합모듈이 고장나거나 상위 시스템과의 통신이 단절되는 경우 또는 보호제어모듈과의 통신기능에 문제가 발생하는 경우에는 MCC에 연결된 전체 모터의 원격 제어가 불가능 상태로 되는 심각한 상황이 초래될 수 있다.
신뢰성 향상을 위해서는 이중화 구성이 요구되나 MCC의 경우 인입유닛의 통합모듈과 각 모터유닛의 보호제어모듈 모두를 이중화하는 것은 MCC 구성 비용의 과도한 상승으로 이어져 현실적인 제약이 있다.
제안되는 한 방법은 인입유닛의 통합모듈만을 이중화해 MCC에 연결된 전체 모터가 한꺼번에 제어 불능 상태로 되는 것을 방지하는 것이다. 이에 따라 인입유닛의 통합모듈을 이중화한 경우 통신 결선도는 도 9와 같다.
상위시스템과 이더넷으로 연결된 인입유닛의 통합모듈 2대는 액티브(Active)/스탠바이(Standby)의 역할을 수행하며, 액티브 장치에 이상이 있을 때 스탠바이 장치가 액티브 장치의 기능을 대신하게 된다.
인입유닛의 통합모듈과 모터유닛의 보호제어모듈과의 통신 연결은 통합모듈중 하나, 예를 들면, 액티브 장치의 통신단자에서 출발하여 각 보호제어모듈들을 거친 다음에 스탠바이 장치의 통신단자로 연결시킨다.
그리고 액티브 장치에서 보호제어모듈들과 통신하다가 액티브 장치에 이상이 생기면 스탠바이 장치가 각 보호제어모듈들과의 통신을 수행한다. 도면에서 분기커넥터는 3개의 소켓이 내부적으로 병렬 연결되는 일반적인 분기 커넥터를 사용할 수 있다.
이와 같은 구조로 인입유닛의 통합모듈과 모터유닛의 보호제어모듈들을 통신연결하면 통합모듈의 이중화 기능에는 문제가 없으나 내부 통신 선로의 단선 등이 발생되면 일부 모터의 제어불능 상태가 될 수 있다. 이러한 경우 제안될 수 있는 해결책은 액티브 장치와 스탠바이 장치가 통신을 분담하는 방안이다.
예를 들면 도 10에 도시된 바와 같이, 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이에 단선이 발생하면 액티브 장치는 1~4번의 보호제어모듈과만 통신이 가능하므로, 스탠바이 장치가 5~10번의 보호제어모듈과 통신을 수행한다.
액티브 장치는 스탠바이 장치의 도움으로 모든 보호제어모듈과 통신할 수 있으나 정상적인 액티브/스탠바이처럼 스위칭하여 동작하지 못하고, 액티브 장치 및 스탠바이 장치가 분담하는 형태가 되어 액티브 장치와 스탠바이 장치 사이에 복잡한 협조 기능을 구현하여야 하므로 처리 프로세스가 복잡해지는 문제가 있다.
또한 액티브 장치 또는 스탠바이 장치 중 어느 하나의 이상과 내부 통신선의 단선이 동시에 발생하는 경우에는 이상이 생긴 장치와 통신해야 하는 보호제어모듈과는 통신 불능 상태가 되는 문제가 있다.
본 발명의 발명자는 도 8과 같은 구조의 모터제어반용 시스템을 발명하였다. MCC의 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 되고, 중앙제어실의 컴퓨터 혹은 PLC는 MCC별로 한대의 통합모듈과만 통신을 함으로써 관리효율성을 높인 것이다.
그런데, 도 8과 같은 구성에서는 인입유닛에 설치되는 통합모듈 등의 신뢰성과 안정성이 매우 중요하게 된다. 신뢰성을 향상시키는 한 방안은 이중화 구성을 하는 것이며, 인입유닛의 통합모듈과 각 모터유닛의 보호제어모듈 모두를 이중화할 수 있다.
모터유닛의 보호제어모듈을 이중화하는 일반적인 방법은 한 모터유닛에 2대의 보호제어모듈을 모터로 공급되는 전원선로에 병렬로 설치하고 사고 시 마그네틱 컨텍터(M/C)를 트립시키는 각각의 디지털 출력 단자를 AND 혹은 OR 조합하는 것이다.
예를 들면, RUN 또는 STOP의 제어기능과 보호기능을 겸하는 보호제어모듈과 보호기능만을 수행하는 보호모듈을 조합할 수 있으며, 두 모듈이 모두 폴트로 인식하여 Trip 신호가 발생되는 경우, 모터의 전력 공급라인에 있는 M/C이 동작하여 전력 공급이 차단되도록 구성할 수 있다. 또는 두 모듈 중 한 모듈이라도 폴트로 인식하면 모터의 전력 공급라인에 있는 M/C이 동작하여 전력 공급이 차단되도록 구성할 수 있다.
상기와 같이 현재의 모터유닛 장치들은 이중화를 목적으로 설계된 제품이 아니기 때문에 이중화를 위하여 Trip 출력 접점만을 활용할 수 있고, 이중화를 위해 최적화된 기능이 없는 실정이다.
상위 시스템과 통신으로 연결하지 않는 모터제어반의 경우에는 보호제어모듈의 이중화 시 하나의 모터유닛에 두 개의 보호제어모듈을 설치함에 따라 두개의 디스플레이 모듈을 설치해야 되는 점 이외에는 큰 문제가 없으나, 상위시스템과 통신을 해야 하는 경우에는 여러 가지 해결해야 할 과제들이 있다.
도 11은 보호제어모듈을 이중화하고 통신을 상위와 연결하는 한 방안을 상정하여 도시한 것이다.
그런데, 이러한 구성에서는 각 모터유닛마다 두 대의 보호제어모듈이 설치되므로, 통신부담이 두 배로 증가하며 상위 시스템은 하나의 모터유닛 내에 설치된 두 대의 보호제어모듈들을 쌍으로 관리해야 해야 하므로 관리 부담이 증가하는 문제가 있다.
한편, MCC에서 모터 공급 전원의 순간정전이 발생했을 때 모터의 자동 재기동은 여러 가지 장점을 가지므로, 종래 순간정전 후 자동 재기동을 위해서 대략 두가지 방식이 이용된다.
첫번째 방식은, 보호제어모듈과 별개로 순시정전 재시동 릴레이를 사용하는 방식이다. 이 방식에서는 충전 배터리 등에 의해 장치의 내부에 충전된 전원으로 정전 시에도 일정시간 접점을 유지하여 설정시간 이내의 짧은 정전 이후 복전되면 모터에 전원을 공급하는 선로의 마그네틱 컨텍터(M/C)를 여자 시킴으로써 재시동 기능을 수행한다.
두번째 방식은, 보호제어모듈의 제어전원으로 DC 전원을 사용하거나 UPS 전원을 사용하며, 모터에 공급되는 전원이 정전되어도 정전 상황을 장치가 모니터링하고 있다가 복전 후에 모터의 재기동을 설정된 시간에 실행하는 방식이다.
첫번째 방식은 설정된 짧은 시간 이내의 정전 시 복전 후 즉시 재기동하는 기능만을 수행할 수 있는데 반하여, 두번째 방식은 다음 기능 설명과 같이 상황에 맞는 제어가 가능하다.
제 1 설정시간(T1; 대략 수 msec - 수 sec) 이내의 짧은 정전 후 복전된 경우는 모터가 관성에 의하여 완전히 정지되기 전에 복전이 되어 돌입전류가 적으므로, MCC반에서 전원을 공급하는 모든 모터가 동시에 재기동 되더라도 돌입전류가 상대적으로 적어 과전류 상태가 되지 않는다. 이 경우에는 모터에 전원을 공급하는 M/C를 여자시키는 디지털 출력(DO) 접점이 계속 ON 상태를 유지하도록 함으로써 순간정전에 관계없이 모터가 계속 운전되게 한다.
그러나, 정전 시간이 제 1 설정시간(T1) 보다 크고 제 2 설정시간(T2) 보다 작은 경우, 디지털 출력(DO) 접점은 제 1 설정시간(T1)을 지나는 시점에서 강제로 Open된다. 그리고 복전되는 시점에서 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)이 지연된 후에 재기동 명령이 출력되어 다시 출력접점이 Closed되어 모터가 재기동된다.
재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정하는 이유는 제 1 설정시간(T1) 이상의 정전 시에는 모터가 거의 정지상태가 되기 때문에 복전 시 모든 모터가 바로 재기동되면 돌입전류가 과도하게 발생하기 때문이다. 개별 모터 유닛에 흐르는 전류는 상대적으로 크지 않으나, 통상 MCC를 통하여 많은 수의 모터가 전력을 공급받으므로, 동시에 많은 수의 모터가 재기동되면 인입유닛에 흐르는 돌입전류는 매우 크게 됨으로써 전원 공급 계통이 과전류 상태로 된다.
이를 막기 위하여 MCC에서 각 보호제어모듈은 대응하는 각 모터별로 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)를 각각 다르게 주어 모터를 순차적으로 재기동하게 함으로써 전원 공급 계통이 과전류 상태로 되는 것을 방지한다(도 12 참조).
이러한 모터별 재기동 지연시간(T3)은 MCC에서 전원 공급 계통의 과전류를 방지하는데 효과가 있으나, 반면 전체 모터의 재기동 시간이 많이 걸리게 되는 단점이 있다.
각 모터의 기동시간은 모터 용량, 모터 종류, 기동방식, 부하조건 등에 의해 영향을 받을 수밖에 없으며, 특히 부하조건은 모터의 고유한 특성과는 무관한 조건이다. 이와 같은 이유로 각 모터의 기동시간을 정확히 산정하기 힘들기 때문에 현장에서는 각 모터의 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 여유있게 설정할 수밖에 없으며, 이에 따라 공장의 전체 공정 재가동 시간이 증가되어 순간 정전에 의한 피해가 늘어날 수 있는 문제가 있다.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
본 발명의 목적은 시리얼 통신을 위한 네트워크의 구성에서 커넥터와 슬레이브 장치 사이의 통신선을 길게 해도 되는 시리얼 통신용 커넥터('소켓 보드')를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시리얼 통신을 위한 네트워크의 구성에서 T-분기로 인한 임피던스 미스매치 또는 반사 등이 저감될 수 있는 시리얼 통신용 커넥터('소켓 보드')를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 커넥터와 단위유닛내 모듈 사이의 통신선을 길게 해도 되는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 효율성을 높인 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 디지털화된 LOP에 대한 전원 공급에 있어서 효율성이 있으면서도 안정성을 가진 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 통신 또는 전원 공급에 있어서 효율성과 폴트 톨러런스(Fault Tolerance)를 동시에 가지는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 통합 모듈 및 내부 통신을 이중화할 때 처리 프로세스의 복잡성을 저감하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화가 가능한 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 적어도 모터유닛의 보호제어모듈을 이중화할 때 관리 부담 및 시스템 구성 비용을 저감할 수 있는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 모터제어반에서 전체 모터의 재기동 시간을 단축시킬 수 있는 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 각 모터유닛 또는 각 보호제어모듈마다 순시정전 재시동 릴레이를 구비하거나, 각 보호제어모듈마다 UPS 전원 등의 비상 전원을 구비하지 않아도 모터의 상태 복구를 원활히 수행할 수 있는 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 스터브가 최소화된 시리얼 통신용 소켓 보드는, 제 1 소켓, 제 2 소켓 및 제 3 소켓을 포함하는 소켓 보드에 있어서,
비여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하며, 여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 1 송수신 신호핀을, 그리고 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 2 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하는 릴레이부;를 더 포함하며, 상기 제 1 송수신 신호핀과 상기 제 2 송수신 신호핀은 각각 별개로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 소켓보드에 있어서, 상기 릴레이부의 여자를 위한 전원은 플러그를 통하여 상기 제 2 소켓에 연결되는 슬레이브 장치로부터 공급되며, 이에 따라 상기 제 2 소켓으로부터 상기 플러그가 분리되면 상기 릴레이부의 여자를 위한 전원의 공급도 중단되어 상기 비여자 상태로 될 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 스터브가 최소화된 시리얼 통신용 소켓 보드는, 제 1 소켓, 제 2 소켓 및 제 3 소켓을 포함하는 소켓 보드에 있어서,
제 1 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하며, 제 2 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 1 송수신 신호핀을, 그리고 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 2 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하는 스위치부;를 더 포함하며, 상기 제 1 상태 및 상기 제 2 상태는 상기 제 2 소켓에 삽입될 수 있는 플러그의 삽입여부에 따라 토글하며, 상기 제 1 송수신 신호핀과 상기 제 2 송수신 신호핀은 각각 별개로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 소켓보드에 있어서, 상기 제 2 소켓과 슬레이브 장치 사이에 연결되는 케이블에서는 상기 제 1 송수신 신호핀에 접속되는 신호선과 상기 제 2 송수신 신호핀에 접속되는 신호선이 각각 별개로 구성된다.
상기한 소켓보드에 있어서, 상기 슬레이브 장치는 모터제어반의 단위 유닛내에 설치되는 것이며, 상기 소켓 보드는 상기 단위 유닛의 외부에 설치될 수 있다.
상기한 소켓보드에 있어서, 상기 릴레이부는, 상기 비여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 데이지체인 신호핀과 상기 제 3 소켓의 데이지체인 신호핀을 전기적으로 연결하며, 상기 여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 데이지체인 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 1 데이지체인 신호핀을, 그리고 상기 제 3 소켓의 데이지체인 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 2 데이지체인 신호핀을 전기적으로 연결하며, 상기 제 1 데이지체인 신호핀과 상기 제 2 데이지체인 신호핀은 각각 별개로 구성된다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 복수의 단위유닛과 인입유닛을 포함하는 모터제어반에 설치되는 모터제어반용 시스템으로서,
모터의 보호 및 제어를 위하여 상기 단위유닛별로 각각 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 복수의 보호제어모듈과 시리얼 통신으로 연결되어 상기 보호제어모듈이 계측한 계측데이터를 수집하고 중앙감시실로부터의 제어명령을 상기 보호제어모듈로 전송하는 통합모듈;을 포함하여 구성되되,
상기 시리얼 통신을 위하여 상기 통합모듈로부터 복수의 소켓보드가 직렬로 연결되며, 상기 소켓보드의 각각은, 상기 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 송수신 신호선과 후단의 소켓보드로부터의 송수신 신호선을 연결하는 제 1 상태와, 상기 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 송수신 신호선과 후단의 소켓보드으로부터의 송수신 신호선을 상기 복수의 보호제어모듈중 하나로부터의 제 1 송수신 신호선 및 제 2 송수신 신호선에 각각 연결하는 제 2 상태를 스위칭하는 릴레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터 제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 상태는 상기 릴레이부가 비여자 상태이고, 상기 제 2 상태는 상기 릴레이가 여자 상태일 수 있다.
상기한 모터 제어반용 시스템에 있어서, 상기 릴레이부의 여자를 위한 전원은 상기 보호제어모듈로부터 공급될 수 있다.
상기한 모터 제어반용 시스템에 있어서, 상기 비여자 상태에서는 상기 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선과 후단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선을 연결하며, 상기 여자 상태에서는 상기 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선과 후단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선을 상기 복수의 보호제어모듈중 하나로부터의 제 1 데이지체인 신호선 및 제 2 데이지체인 신호선에 각각 연결할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터 제어반용 시스템은, 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서, 상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되며, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 통신하는 통합모듈;을 더 포함하며,
i) 상기 LOP 컨트롤러와 상기 보호제어모듈 사이의 조작 명령 전송과, ii) 상기 중앙제어실 또는 PLC와 상기 보호제어모듈 사이의 계측 데이터 수집, 동작 상태 보고 또는 제어 명령 전송은, 상기 통합모듈을 공통으로 개재하여 수행되며, 상기 제 1 직렬 통신 네트워크를 공통 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터 제어반용 시스템은, 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서, 상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 통합모듈; 상기 복수의 LOP 컨트롤러의 근방에 위치하고 입력 전원으로부터 DC 전원을 생성하는 복수의 전원공급모듈;을 더 포함하며, 상기 복수의 전원공급모듈은, 상기 제 2 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 상기 DC 전원을 각각 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터 제어반용 시스템에 있어서, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 통합모듈의 사이에서 직렬 통신을 중계하는 LOP 중계장치;를 더 포함하며, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 LOP 중계장치는 링을 구성하도록 연결된다.
상기한 모터 제어반용 시스템에 있어서, 상기 통합모듈이 쌍으로 구성된 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈을 포함하고, 상기 LOP 중계장치가 쌍으로 구성된 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치를 포함하며, 상기 마스터 통합모듈은 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 상기 슬레이브 통합모듈도 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결된다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터 제어반용 시스템은, 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서, 상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈; 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 마스터 통합모듈 또는 상기 슬레이브 통합모듈 사이에서 직렬 통신을 중계하는 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치;를 더 포함하며, 상기 마스터 통합모듈은 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 상기 슬레이브 통합모듈도 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되며, 상기 마스터 통합모듈 또는 상기 슬레이브 통합모듈 중의 하나가 선택적으로 활성화되고, 상기 마스터 LOP 중계장치 또는 상기 슬레이브 LOP 중계장치 중의 하나가 선택적으로 활성화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈; 각 모터유닛에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되, 상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈; 각 모터유닛에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈;를 포함하며, 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하되, 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트로부터 출발하여 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트로 돌아오는 제 1 링을 구성하고, 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트로부터 출발하여 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트로 돌아오는 제 2 링을 구성하되, 상기 제 1 링과 상기 제 2 링에서 적어도 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 지점을 포함하는 구간은 공유되어 단일의 멀티포인트 버스가 되는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기한 2개의 공통 연결을 위하여 브릿지 소켓이 각각 이용되되, 상기 브릿지 소켓은, 적어도 3개의 소켓을 구비하고 상기 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결될 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작하는 것으로서, 상기 액티브 모듈과 상기 스탠바이 모듈 사이에는 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈이 상기 액티브 모듈의 기능을 대신할 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈은 상위와 IP 통신을 수행하되, 상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈의 IP주소는 상기 액티브 모듈이 사용하던 IP주소로 스위칭될 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 멀티포인트 버스의 중간에 단절이 있으면, 단절된 지점을 중심으로 상기 멀티포인트 버스의 일측에 접속된 보호제어모듈은 상기 액티브 모듈의 제 1 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하며, 상기 멀티포인트 버스의 타측에 접속된 보호제어모듈은 상기 액티브 모듈의 제 2 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행할 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 보호제어모듈은 유닛 소켓을 이용하여 상기 멀티포인트 버스에 접속되며, 상기 유닛 소켓은, 상기 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓 및 제 3 소켓과, 상기 복수의 보호제어모듈중 어느 한 보호제어모듈과 연결되는 제 2 소켓을 포함하며, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 유닛 소켓의 내부에서 직접 연결되는 제 1 상태와, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 어느 한 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 제 2 상태의 사이를 스위칭할 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 보호제어모듈로부터 공급되는 전원에 의해서 동작하는 솔레노이드 스위치에 의해서 상기 제 1 상태 및 상기 제 2 상태의 사이를 스위칭할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반의 각 모터 유닛은, 대응하는 모터에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 제 1 보호제어모듈 및 제 2 보호제어모듈; 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈을 위한 단일의 디스플레이모듈;을 포함하며, 상기 디스플레이모듈, 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈 중 적어도 하나는 상기 제 1 보호제어모듈이 계측한 전류와 상기 제 2 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 상기 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나지 않으면, 상기 제 1 보호제어모듈이 계측한 전류와 상기 제 2 보호제어모듈이 계측한 전류 중 어느 하나만 상기 상위 장치로 전송된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 비교는 상기 디스플레이모듈이 수행한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 보호제어모듈이 단독으로 상기 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며, 상기 제 2 보호제어모듈은 상기 제 1 보호제어모듈을 개재하여 상기 상위 장치와 정보를 송수신한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되되, 상기한 내부의 시리얼 통신에서 상기 디스플레이 모듈이 마스터가 되고 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈은 슬레이브가 된다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반의 각 모터 유닛은, 대응하는 모터에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 제 1 보호제어모듈 및 제 2 보호제어모듈; 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈을 위한 단일의 디스플레이모듈;을 포함하며, 상기 제 1 보호제어모듈이 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며, 상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기한 내부의 시리얼 통신에서 상기 디스플레이 모듈이 마스터가 되고 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈은 슬레이브가 된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 디스플레이모듈은 적어도 2개의 시리얼 통신 드라이버 및 포트를 구비하며, 상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 서로 다른 시리얼 통신 드라이버 및 포트와 통신선을 이용하여 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 2 보호제어모듈의 상태 정보는 상기 디스플레이모듈 - 상기 제 1 보호제어모듈을 개재하여 상기 상위 장치로 전달된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 모터에 대하여 전력을 공급하는 경로에 설치된 마그네틱 컨텍터의 여자 코일과 상기 제 1 보호제어모듈의 제 1 트립 접점 및 상기 제 2 보호제어모듈의 제 2 트립 접점이 연결되는 데 있어서, 상기 제 1 트립 접점과 상기 제 2 트립 접점이 서로 병렬 연결 또는 직렬 연결된 후 상기 여자 코일과 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈; 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 모터제어반에 설치된 복수의 상기 제 1 보호제어모듈 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 제 1 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되, 상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기한 2개의 공통 연결을 위하여 브릿지 소켓이 각각 이용되되, 상기 브릿지 소켓은, 적어도 3개의 소켓을 구비하고 상기 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 보호제어모듈은 소켓 보드를 이용하여 상기 멀티포인트 버스에 접속되며, 상기 소켓 보드는, 상기 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓 및 제 3 소켓과, 상기 제 1 보호제어모듈과 연결되는 제 2 소켓을 포함하며, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 소켓 보드의 내부에서 직접 연결되는 제 1 상태와, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 제 1 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 제 2 상태의 사이를 스위칭한다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법은, 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행된다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되, 상기 통합모듈은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 상기 보호제어모듈의 각각은 상기 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 슬레이브 장치(보호제어모듈)와 소켓보드 사이의 송수신 신호선은 스터브(Stub)를 구성하지 않으므로, 슬레이브 장치(보호제어모듈)를 연결할 때에도 스터브의 길이가 제로(Zero)에 가깝도록 최소화되며, 실질적으로는 거의 T-분기가 없는 시리얼 통신을 구현할 수 있게 하는 효과가 있다. 특히, 모터제어반과 같은 응용에서는 슬레이브 장치(보호제어모듈)와 소켓보드 사이의 송수신 신호선의 길이가 짧게는 1 미터 길게는 3 미터 이상이 될 수도 있는 점을 고려하면 상기한 장점은 배가된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 시리얼 통신을 위한 네트워크의 구성에서 소켓 보드와 슬레이브 장치(보호제어모듈) 사이의 통신선을 길게 해도 되며, 이로 인해 종래 발생되던 임피던스 미스매치 또는 반사 등을 없애거나 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 슬레이브 장치(보호제어모듈)의 고장으로 전원 공급이 중단되어도 릴레이부는 비여자 상태가 되며, 이에 따라 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 제 3 소켓의 송수신 신호핀은 릴레이부를 통해서 바로 연결되며, 마스터 장치(통합모듈)와 다른 슬레이브 장치(보호제어모듈) 사이의 시리얼 통신은 정상 동작될 수 있으므로, 특정 슬레이브 장치의 연결 또는 분리나 전원 공급 이상이 다른 슬레이브 장치의 통신에 영향을 주지 않는 효과가 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 다양한 방향의 통신을 위하여 필요한 구성을 공통 이용하므로 효율성을 높일 수 있고, 모터제어반의 제반 구성에 대한 통합적인 관리가 용이하고 유지보수의 편리성이 증가하며, LOP 전원에 대한 이중화와 폴트 톨러런스(FaultTolerance)의 확보, 통신에 대한 이중화와 폴트 톨러런스의 확보를 가능하게 하는 기반을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 일부 전원공급모듈이 고장나거나 모터제어반으로부터의 일부 전원선에 단선이 있어도 모든 LOP 컨트롤러에 대해 정상적으로 전원을 공급할 수 있는 효과가 있으며, 직렬 통신을 위한 통신케이블의 중간에 단선이 있거나 플러그가 빠지더라도 전체 LOP에 대하여 전원 공급이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 긴 전원선의 길이에 의한 전원 전압의 감소나 LOP 컨트롤러의 대수가 많아 전원모듈의 용량을 키울 필요가 있을 때, 전원공급모듈을 설치하는 LOP 컨트롤러의 대수를 증가시키면 되므로, 전원 전압 감소나 용량 증가에 쉽게 대응할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 되며, 전원공급모듈 및 전원선의 숫자를 대폭 저감하면서도, 일부 전원공급모듈이 고장나거나 일부 전원선에 단선이 생기더라도 정상적인 전원공급이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 통합모듈 또는 LOP 중계장치의 고장에 대처할 수 있고, 임의의 통신선로와 통신포트에서 생기는 단절에 대해서도 대처할 수 있어서, 시스템의 폴트 톨러런스가 대폭 향상되는 효과가 있다. 그리고 이와 같은 효과를 달성하면서도, 모든 LOP에 전원공급모듈을 구성하고 모든 LOP까지 전원선을 설치할 필요없이 일부 LOP 또는 LOP 중계장치에만 전원공급모듈을 구성하고 전원선을 설치하면 되므로, 보다 효율적인 구성이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 모터제어반 전체를 관장하며, LOP, 보호제어모듈 및 중앙제어실(PLC)과의 3 방향 통신을 관장하는 새로운 장치인 '통합모듈'을 구성함으로써, LOP들과의 통신 및 전원 공급에 있어서도 안정성이 높은 시스템을 구성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 통합 모듈 및 내부 통신을 이중화할 때 처리 프로세스의 복잡성을 현저히 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화가 가능하게 되는 효과가 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 디스플레이모듈은 주 보호제어모듈 및 보조 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되도록 함으로써, 디스플레이모듈을 개재하여 보조 보호제어모듈이 상위 장치와 정보를 송수신할 수 있게 되어, 주 보호제어모듈이 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되어도 되므로, 상위 장치의 각종 부담이 경감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 디스플레이모듈은 두 보호제어모듈이 계측하는 전류를 비교하여 그 차이가 일정범위를 벗어나면 알람을 발생시켜 사고시의 오동작 혹은 부동작의 발생을 사전에 예방하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 계측 정보에 대한 이중화를 달성하면서도 상위 장치의 부담과 통신 부담을 최소화하는 효과가 있다. 본 발명의 구성에서는 디스플레이모듈이 비교 및 판단을 수행하여 상위 장치의 부담이 경감된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하여 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 2개의 이중화된 보호제어모듈이 모두 상위 장치로 계측 정보를 보고할 필요없이 단일의 보호제어모듈, 예를 들면 주 보호제어모듈만이 보고해도 되며, 단일의 보호제어모듈만을 상위장치와 통신하도록 통신 네트워크를 구성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 두개의 보호제어모듈에 대응하여 디스플레이모듈을 각각 구성하는 경우(즉, 디스플레이모듈을 2개로 구성하는 경우)에 비하여, 단일의 디스플레이모듈을 구성함으로써 시스템 구성 비용을 절감하며, 나아가 디스플레이모듈이 두개의 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되게 하되, 디스플레이모듈이 마스터가 되고 두개의 보호제어모듈은 슬레이브가 되게 하는 방법을 통하여, 사용자의 요청에 대한 즉각적인 응답을 가능케한다. 나아가 본 발명의 일양상은 종래 통상의 구성과 비교하여 통신 및 메모리 소요가 절감되는 효과가 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 모터제어반에서 전체 모터의 재기동 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 본 발명은 MCC의 인입유닛에 설치되어 개별 모터유닛의 보호제어모듈과 통신으로 연결되는 통합모듈을 이용하여 효과적인 복전후 재기동 기능을 구현한다. 또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 각 모터에 대한 상태 모니터링과 통합 모듈에 의한 제어에 따라, 모터의 부하조건 등이 다이내믹하게 자동 반영됨으로써 과전류 없이 재기동 지연시간이 최적화되며 설비 재가동 시간을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 인입피더의 허용용량에 근접하여 최대한 전류를 흘리면서 기동하게 되므로 보다 더욱 빠르게 전체 모터의 기동을 완료할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 각 모터유닛 또는 각 보호제어모듈마다 순시정전 재시동 릴레이를 구비하거나, 각 보호제어모듈마다 UPS 전원 등의 비상 전원을 구비하지 않아도 순간정전후 복구를 원활히 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 모터제어반의 구성을 전면에서 도시한 배치도이다.
도 2는 종래 모터제어반에서 각 단위유닛의 보호제어모듈과 중앙제어실의 컴퓨터가 통신으로 연결되는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 모터제어반의 단위유닛과 LOP 사이의 연결을 도시한 예시도이다.
도 4(a)는 단일의 전원선을 이용하여 모터제어반으로부터 각 LOP로 전원을 공급하는 것을 도시한 도면이며, 도 4(b)는 모터제어반으로부터 각 LOP별로 별도의 전원선을 이용하여 전원을 공급하는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 모터제어반(MCC:Motor Control Center)과 이에 적용된 모터제어반용 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다(본 출원인의 비공개 발명이다).
도 6은 3개의 소켓을 구비한 T분기 커넥터의 예로서, 도 6(a)는 외관이고 도 6(b) 내부 회로 구성도이다.
도 7은 T분기 커넥터를 이용한 네트워크 구성의 예를 도시한 회로도로서, 도 7(a)는 T분기 커넥터까지 도시한 것이고 도 7(b)는 T분기 커넥터를 생략하고 이에 의한 내부의 전기적인 연결만을 고려하여 도시한 것이다.
도 8은 본 발명자에 의해 제안된 모터제어반용 시스템의 한 예로서, 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 하는 구성이다.
도 9는 본 발명자에 의해 제안된 모터제어반용 시스템의 한 예로서, 인입유닛의 통합모듈을 이중화한 것이다.
도 10는 도 9의 모터제어반용 시스템에서 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이에 단선이 발생한 상황을 가정한 예이다.
도 11은 보호제어모듈을 이중화하고 통신을 상위와 연결하는 한 방안을 상정하여 도시한 것이다.
도 12는 종래 방식에 따른 모터 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13는 본 발명의 제 1-1 실시예에 따른 시리얼 통신용 소켓 보드(1100)의 내부 구성을 도시한 도면으로서 도 13(a)는 릴레이부(1140)가 여자 상태일 때이고 도 13(b)는 릴레이부(1140)가 비여자 상태이다.
도 14는 마스터 장치(110)와 복수의 슬레이브 장치(120) 사이에 본 발명의 제 1-1 실시예에 따른 소켓 보드(1100)를 이용하여 시리얼 통신 네트워크가 구성되는 것을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 1-1 실시예에 따른 소켓 보드를 이용한 시리얼 통신 네트워크에서 전기적인 연결을 중심으로 도시한 도면으로서, 도 15(a)는 소켓보드(1100)가 여자 상태일 때이고 도 15(b)는 소켓보드(1100)가 비여자 상태일 때이다.
도 16은 본 발명의 제 1-2 실시예에 따른 시리얼 통신용 소켓 보드(1100)의 내부 구성을 도시한 도면으로서 도 16(a)는 릴레이부(1140)가 여자 상태일 때이고 도 16(b)는 릴레이부(1140)가 비여자 상태이다.
도 17은 본 발명의 제 1-2 실시에 따른 시리얼 통신용 소켓보드(1200)을 적용한 시리얼 통신 네트워크에서 소켓보드(1200)가 여자 상태일 때 전기적인 회로를 중심으로 도시한 도면이다.
도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈, 보호제어모듈 및 LOP의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 중앙제어실의 컴퓨터, 통합모듈, 보호제어모듈 및 LOP 사이의 통신을 도식화한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 컨트롤러(2310)와 전원공급모듈(2400)이 결합된 것을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 LOP 컨트롤러(2310)에 전원을 공급하는 예를 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈(2100)과 LOP 컨트롤러(2310)를 중심으로 도시한 도면이다.
도 24은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 도시한 블럭도이며, 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 26은 LOP 중계장치를 사용하는 다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이며, 도 27은 LOP 중계장치를 사용하는 또다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이다.
도 28(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 LOP(2300)의 내부에 LOP 컨트롤러(2310)와 함께 LOP 중계장치(2501)가 구성되는 상황을 모식적으로 도시한 도면이며, 도 28(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 29은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성도이며, 도 30은 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 다른 구성도이고, 도 34은 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이며(모터제어반으로부터의 전력선은 생략하여 도시함), 도 35는 소켓 보드의 내부 구성도이다.
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 도시한 구성이다.
도 37(a)는 통합모듈(3110,3120)의 내부 블럭도이고 도 37(b)는 보호제어모듈(3200)의 내부 블럭도이다.
도 38은 브릿지 소켓(3310,3320)의 내부 구성도이다.
도 39는 유닛 소켓(3400)의 내부 구성도이다.
도 40은 도 36의 구성에서 내부 통신선의 단선이 발생된 상황을 도시한 도면이다.
도 41은 도 36에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 사시도적으로 도시한 도면이다.
도 42 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이모듈(4500)의 블럭도이다.
도 43은 본 발명의 일 실시예에 따라 단위유닛에 구성되는 디스플레이모듈(4500), 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)의 연결관계를 도시한 블럭도이다.
도 44는 주 보호제어모듈(4210), 보조 보호제어모듈(4220) 및 디스플레이모듈(4500)과 마그네틱 컨택터(450) 사이의 연결관계 등을 도시한 블럭도이다.
도 45는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템이 구성된 모터제어반의 예를 도시한 도면이다.
도 46은 브릿지 소켓(4310,4320)의 내부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 47은 소켓 보드(4400)의 내부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 48는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성도이다.
도 49는 통합모듈 및 보호제어모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 50은 통합모듈에 내장되는 슈퍼커패시터를 도시한 사시도이다.
도 51은 모터의 재기동과 관련하여 순간정전 허용시간(T1)과 자동 재기동 허용시간(T2)을 도시한 그래프이다.
도 52은 본 발명의 제 5-1 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 53는 본 발명의 제 5-2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 54은 본 발명의 제 5-2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법의 변형예를 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 55은 순간정전 허용시간(T1) 내에 복전되는 경우 시간의 추이에 따른 공급 전력의 전압과 DO 접점의 상태를 나타내는 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다. 본 발명의 실시예들에 따른 '시리얼 통신'은 RS-232, RS-422 또는 RS-485 등의 통신 표준에 따른 통신일 수 있으며 RS-485가 선호된다.
도 13는 본 발명의 제 1-1 실시예에 따른 시리얼 통신용 소켓 보드(1100)의 내부 구성을 도시한 도면으로서 도 13(a)는 릴레이부(1140)가 여자 상태일 때이고 도 13(b)는 릴레이부(1140)가 비여자 상태이다.
도 14는 마스터 장치(110)와 복수의 슬레이브 장치(120) 사이에 본 발명의 제 1-1 실시예에 따른 소켓 보드(1100)를 이용하여 시리얼 통신 네트워크가 구성되는 것을 도시한 도면이다.
예를 들면, 슬레이브 장치(120)는 모터제어반의 단위 유닛내에 설치되는 것이며, 소켓 보드(1100)는 단위 유닛의 외부에 설치되는 것이다.
소켓 보드(1100)는 제 1 소켓(1110), 제 2 소켓(1120), 제 3 소켓(1130), 릴레이부(1140)와 이를 연결하는 도선 및 케이스(미도시)를 포함할 수 있으며, 종래의 시리얼 통신 네트워크에서 사용되는 T 분기 커넥터를 대체할 수 있다. 예를 들면, 제 1 소켓(1110), 제 2 소켓(1120) 및 제 3 소켓(1130)은 RJ45 소켓이다.
제 1 소켓(1110) 및 제 3 소켓(1130)은 복수의 소켓 보드를 체인 방식으로 연결하여 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여 사용되는 것으로서, 예를 들어 제 1 소켓(1110)은 전단의 소켓보드 또는 마스터 장치(110)와 연결하기 위한 케이블에 달린 플러그가 삽입될 수 있으며, 제 3 소켓(1130)은 후단의 소켓 보드와 각각 연결하기 위한 케이블에 달린 플러그가 삽입될 수 있다. 제 2 소켓(1120)은 소켓보드(1100)로부터 슬레이브 장치(120)까지 연결하기 위한 케이블에 달린 플러그가 삽입될 수 있다.
제 1 소켓(1110) 및 제 3 소켓(1130)은 각각 전송 데이터를 송수신하는 송수신 신호핀(Ta_1 및 Tb_1; Ta_3 및 Tb_3)을 구비한다. 이에 대비되어, 제 2 소켓(1120)은 전송 데이터를 송수신하는 데 이용되는 제 1 송수신 신호핀(Ta_2_1 및 Tb_2_1)과 제 2 송수신 신호핀(Ta_2_2 및 Tb_2_2)을 별개로 각각 구비한다. 제 2 소켓(1120)에서 제 1 송수신 신호핀(Ta_2_1 및 Tb_2_1)과 제 2 송수신 신호핀(Ta_2_2 및 Tb_2_2)은 각각 별개로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 소켓(1120)은 슬레이브 장치(120)로부터 통신과 관계없는 남는 선을 이용하여 릴레이부(1140)의 제어를 위한 전원을 공급하는 데 이용되는 전원공급핀(DC+ 및 DCG)을 구비한다.
릴레이부(1140)는 제 1 릴레이(1141) 및 제 2 릴레이(1142)를 포함하며, 도면에서 릴레이부(1140)는 2개의 릴레이를 이용하여 구성되었으나, 단일 또는 3개이상의 릴레이를 이용하여 구성될 수 있다. 릴레이부(1140)의 각 릴레이(1141,1142)는 C접접을 이용하여 여자 상태(Energized State)인지 또는 비여자 상태(De-energized State)인지에 따라 신호의 방향이 조절된다.
슬레이브 장치(120)와 연결된 플러그가 제 2 소켓(1120)에 삽입되고 슬레이브 장치(120)가 이를 통하여 전원을 공급할 수 있는 상태이면, 도 13(a)에 도시된 바와 같이 전원공급핀(DC+ 및 DCG)을 개재하여 릴레이부(1140)의 각 릴레이(1141,1142)로 전원이 공급되어 여자 상태로 된다.
릴레이부(1140)는 여자 상태에서 제 1 소켓(1110)의 송수신 신호핀(Ta_1 및 Tb_1)과 제 2 소켓의 제 1 송수신 신호핀(Ta_2_1 및 Tb_2_1)을 전기적으로 연결하며, 제 3 소켓(1130)의 송수신 신호핀(Ta_3 및 Tb_3)과 제 2 소켓(1120)의 제 2 송수신 신호핀(Ta_2_2 및 Tb_2_2)을 전기적으로 연결한다.
송수신 신호는 제 1 소켓(1110) - 릴레이부(1140) - 제 2 소켓(1120) - 슬레이브 장치(120) - 제 2 소켓(1120) - 릴레이부(1140) - 제 3 소켓(1130)을 통해서 또는 이의 역방향을 통해서 전송된다.
제 2 소켓(1120)과 슬레이브 장치(120) 사이에 연결되는 케이블에서는 제 2 소켓(1120)의 제 1 송수신 신호핀에 접속되는 신호선과 제 2 소켓(1120)의 제 2 송수신 신호핀에 접속되는 신호선이 각각 별개로 구성된다(도 14 참조). 위 두 신호선은 슬레이브 장치(120)의 내부 또는 슬레이브 장치(120)와의 접속점에서 병렬 접속될 수 있다.
그리고 슬레이브 장치(120)와 연결된 플러그가 제 2 소켓(1120)에서 분리되거나 슬레이브 장치(120)가 이를 통하여 전원을 공급할 수 없는 상태이면, 도 13(b)에 도시된 바와 같이 릴레이부(1140)의 릴레이(1141,1142)로 전원을 공급할 수 없으므로 비여자 상태로 된다.
릴레이부(1140)는 비여자 상태에서 제 1 소켓(1110)의 송수신 신호핀(Ta_1 및 Tb_1)과 제 3 소켓(1130)의 송수신 신호핀(Ta_3 및 Tb_3)을 전기적으로 바로 연결한다.
송수신 신호는 제 1 소켓(1110) - 릴레이부(1140) - 제 3 소켓(1130)을 통해서 또는 이의 역방향을 통해서 전송된다. 비여자 상태에서는 제 2 소켓(1120) 및 슬레이브 장치(120)를 왕복하는 과정없이 제 1 소켓(1110)의 송수신 신호핀과 제 3 소켓(1130)의 송수신 신호핀은 릴레이부(1140)를 통해서 바로 연결된다.
릴레이부(1140)의 여자를 위한 전원은 플러그를 통하여 제 2 소켓(1120)에 연결되는 슬레이브 장치(120)로부터 공급되며, 이에 따라 제 2 소켓(1120)으로부터 플러그가 분리되면 릴레이부(1140)의 여자를 위한 전원의 공급도 중단되어 바로 비여자 상태로 된다.
예를 들어, 특정한 슬레이브 장치(120)의 교체를 위하여 해당 슬레이브 장치(120)와 연결된 플러그를 제 2 소켓(1120)에서 분리하기만 하면, 릴레이부(1140)는 비여자 상태가 되며, 이에 따라 제 1 소켓(1110)의 송수신 신호핀과 제 3 소켓(1130)의 송수신 신호핀은 릴레이부(1140)를 통해서 바로 연결되며, 마스터 장치(110)와 다른 슬레이브 장치(120) 사이의 시리얼 통신은 정상 동작될 수 있다.
또한, 슬레이브 장치(120)의 고장으로 전원 공급이 중단되어도 릴레이부(1140)는 비여자 상태가 되며, 이에 따라 제 1 소켓(1110)의 송수신 신호핀과 제 3 소켓(1130)의 송수신 신호핀은 릴레이부(1140)를 통해서 바로 연결되며, 마스터 장치(110)와 다른 슬레이브 장치(120) 사이의 시리얼 통신은 정상 동작될 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면 특정 슬레이브 장치의 연결 또는 분리나 전원 공급 이상이 다른 슬레이브 장치의 통신에 영향을 주지 않는 효과가 있다.
도 15은 본 발명의 제 1-1 실시예에 따른 소켓 보드를 이용한 시리얼 통신 네트워크에서 전기적인 연결을 중심으로 도시한 도면으로서, 도 15(a)는 소켓보드(1100)가 여자 상태일 때이고 도 15(b)는 소켓보드(1100)가 비여자 상태일 때이다. 소켓보드(1100)가 여자 상태로서 해당 슬레이브 장치(120)가 시리얼 통신 네트워크에 연결될 때에서도 슬레이브 장치(120)와 소켓보드(1100) 사이의 송수신 신호선은 스터브(Stub)를 구성하지 않고(도 15(a) 참조), 슬레이브 장치(120)의 내부 또는 근방에서만 스터브의 길이가 제로(Zero)에 가깝도록 최소화되므로, 실질적으로는 T-분기가 거의 없는 시리얼 통신을 구현할 수 있게 한다.
이는 종래 슬레이브 장치와 T분기 커넥터 사이에 스터브를 구성는 점과 대비된다(도 7(b) 참조). 나아가 모터제어반과 같은 응용에서는 그 길이가 짧게는 1 미터 길게는 3 미터 이상이 될 수도 있는 점을 고려하면 상기한 특징은 더욱 큰 장점이 된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 시리얼 통신을 위한 네트워크의 구성에서 커넥터('소켓 보드')와 슬레이브 장치 사이의 통신선을 길게 해도 되며, 이로 인해 종래 발생되던 임피던스 미스매치 또는 반사 등을 없애거나 저감할 수 있는 효과가 있다.
제 1-1 실시예에서는 소켓 보드(1100)에 3개의 소켓이 구성되는 형태에 대하여 설명하였으나, 경우에 따라 제 1 소켓(1100) 및/또는 제 3 소켓(1300)을 생략하고 신호선을 직접 릴레이부(1140)에 연결하는 방식을 사용할 수도 있다. 또한, 소켓 보드(1100)에 4개 이상의 소켓을 구성하는 것으로 하여도 좋다. 그리고 하나의 소켓 보드(1100)에 연결될 수 있는 슬레이브 장치(120)를 복수 개로 하는 경우, 이에 해당하는 숫자 만큼의 제 2 소켓과 릴레이부를 각각 구성토록 할 수도 있다.
예를 들어, 2개의 슬레이브 장치(120)를 연결할 수 있는 소켓 보드를 구성하기 위해 2개의 제 2 소켓(각각 '제 2-1 소켓' 및 '제 2-2 소켓'이라 한다)과 2개의 릴레이부(각각 '제 1 릴레이부' 및 '제 2 릴레이부'라 한다)를 구비하는 경우, 제 1 릴레이부는 제 1 소켓, 제 2-1 소켓 및 제 2 릴레이부의 사이에서 상기한 제 1-1 실시예와 유사한 구성을 가지며, 제 2 릴레이부는 제 1 릴레이부, 제 2-2 소켓 및 제 3 소켓의 사이에서 상기한 제 1-1 실시예와 유사한 구성을 가지고서 동작을 수행한다.
또한, 제 1-1 실시예와 같이 전원 공급 유무에 따라 C접점을 토글하는 릴레이를 사용하는 대신, 기계적인 힘에 따라 C접점을 토글하는 스위치를 사용하여 구현할 수도 있다.
제 1-1 실시예의 릴레이부(1140) 대신 기계적인 힘에 따라 C접점을 토글하는 스위치를 어레이로 포함하는 스위치부를 구비하며, 스위치부는 제 2 소켓에 삽입될 수 있는 플러그의 삽입 여부에 따라 제 1 상태 및 제 2 상태를 토글하여 결정된다.
예를 들면, 스위치부의 스위치는 C접점을 가진 푸시 스위치로서 구현될 수 있으며 제 2 소켓의 플러그 삽입부 끝단 또는 측면에 푸시 스위치가 결합하는 형태로 하여 플러그가 푸시 스위치를 밀면 제 2 상태로 되고 플러그가 제 2 소켓으로부터 분리되면 제 1 상태로 될 수 있다.
스위치부는 제 1 상태에서 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 제 3 소켓의 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하며, 제 2 상태에서는 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 제 2 소켓의 제 1 송수신 신호핀을, 그리고 제 3 소켓의 송수신 신호핀과 제 2 소켓의 제 2 송수신 신호핀을 전기적으로 연결한다.
도 16은 본 발명의 제 1-2 실시예에 따른 시리얼 통신용 소켓 보드(1100)의 내부 구성을 도시한 도면으로서 도 16(a)는 릴레이부(1140)가 여자 상태일 때이고 도 16(b)는 릴레이부(1140)가 비여자 상태이다. 도 17은 본 발명의 제 1-2 실시에 따른 시리얼 통신용 소켓보드(1200)을 적용한 시리얼 통신 네트워크에서 소켓보드(1200)가 여자 상태일 때 전기적인 회로를 중심으로 도시한 도면이다.
도 13에 도시된 본 발명의 제 1-1 실시예와 비교하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.
시리얼 통신 선로는 마스터 장치와 각 슬레이브 장치들과의 통신을 위한 것이므로, 원칙적으로는 슬레이브 장치 사이의 통신은 불가능하다. 본 실시예에서는 송수신 신호선과는 별도의 신호선을 이용하여 이웃한 슬레이브 장치 사이의 통신을 수행할 수 있도록 하며, 이러한 별도의 신호선을 '데이지체인 신호선'이라 한다.
제 1-2 실시예에 따른 시리얼 통신용 소켓 보드(1100)는 데이지체인 신호선을 겸비한 시리얼 통신을 지원하며, 이를 위하여 데이지체인 신호선을 더 포함하고 각 소켓은 데이지체인 신호핀을 더 포함한다.
릴레이부(1240)는, 제 3 릴레이(1243)을 이용하여, 비여자 상태에서 제 1 소켓(1210)의 데이지체인 신호핀(DC_1)과 제 3 소켓(1230)의 데이지체인 신호핀(DC_3)을 전기적으로 연결하며, 여자 상태에서 제 1 소켓(1210)의 데이지체인 신호핀(DC_1)과 제 2 소켓(1220)의 제 1 데이지체인 신호핀(DC_2_1)을, 그리고 제 3 소켓(1230)의 데이지체인 신호핀(DC_3)과 제 2 소켓(1220)의 제 2 데이지체인 신호핀(DC_2_2)을 전기적으로 연결하며, 제 1 데이지체인 신호핀(DC_2_1)과 제 2 데이지체인 신호핀(DC_2_1)은 각각 별개로 구성된다.
슬레이브 장치(120)로 연결되는 케이블과 결합된 플러그가 제 2 소켓(1220)으로부터 분리되거나 슬레이브 장치(120)로부터 공급되는 여자용 전원의 공급이 중단되면, 릴레이부(1240)는 비여자 상태로 되고 이에 따라 데이지체인 신호는 제 1 소켓으로부터 제 3 소켓으로 직결된다.
그리고 슬레이브 장치(120)로 연결되는 케이블과 결합된 플러그가 제 2 소켓(1220)에 삽입되고 슬레이브 장치(120)로부터 여자용 전원이 공급되면 릴레이부(1240)는 여자 상태로 되며, 이에 따라 데이지체인 신호는 제 1 소켓으로부터 제 2 소켓의 제 1 데이지체인 신호핀을 거쳐서 슬레이브 장치로 전송되며, 슬레이브 장치로부터 출력되는 데이지체인 신호는 제 2 소켓의 제 2 데이지체인 신호핀을 거쳐서 제 3 소켓으로 전송되며, 이러한 경로의 역방으로 전송될 수도 있다. 슬레이브 장치와 제 2 소켓을 연결하는 케이블에서 제 1 데이지체인 신호핀과 연결되는 신호선과 제 2 데이지체인 신호핀과 연결되는 신호선은 각각 별개로 구성됨은 물론이다.
데이지체인 신호는 전단의 슬레이브 장치(또는 마스터 장치)와 후단의 슬레이브 장치 사이에서 전송되는 신호이며, 데이지체인 신호선은 전체의 슬레이브 장치가 병렬 접속되는 것은 아니다. 슬레이브 장치(120)의 내부에서도 2개의 데이지체인 신호선은 각각 별개로 CPU와 같은 소자로 연결된다.
본 발명의 제 1-1 실시예 및 제 1-2 실시예에 따른 소켓보드(1100,200)는 모터제어반에 적용될 수 있으며, 전술한 'T분기 커넥터' 대신 이용될 수 있다.
복수의 단위유닛과 인입유닛을 포함하는 모터제어반에 설치되는 모터제어반용 시스템은, 통합모듈, 복수의 보호제어모듈, 복수의 소켓보드를 포함하여 구성된다.
보호제어모듈은 모터의 계측, 보호 및 제어를 위하여 단위유닛별로 각각 설치되며, 통합모듈은 복수의 보호제어모듈과 시리얼 통신으로 연결되어 보호제어모듈이 계측한 계측데이터와 상태 정보를 수집하고 가공하여 중앙감시실로 전송하며, 중앙감시실로부터의 제어명령을 보호제어모듈로 전송한다. 통합모듈은 상기한 마스터 장치이거나 마스터 장치를 포함하고 보호제어모듈은 상기한 슬레이브 장치이거나 슬레이브 장치를 포함한다.
통합모듈과 각 보호제어모듈 사이의 시리얼 통신을 위하여 통합모듈로부터 복수의 소켓보드가 직렬로 연결되는 데, 통신케이블과 소켓보드는 체인방식으로 번갈아가면서 위치하는 바, 이때 상기한 제 1 소켓 및 제 3 소켓이 이용되며, 각 소켓보드의 제 2 소켓으로부터 보호제어모듈이 연결된다.
소켓보드의 각각에 포함된 릴레이부는, 비여자 상태에서 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 송수신 신호선과 후단의 소켓보드로부터의 송수신 신호선을 연결하며, 여자 상태에서 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 송수신 신호선과 후단의 소켓보드으로부터의 송수신 신호선을 복수의 보호제어모듈중 하나로부터의 제 1 송수신 신호선 및 제 2 송수신 신호선에 각각 연결한다.
또한, 비여자 상태에서는 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선과 후단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선을 연결하며, 여자 상태에서는 통합모듈 또는 전단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선과 후단의 소켓보드로부터의 데이지체인 신호선을 복수의 보호제어모듈중 하나로부터의 제 1 데이지체인 신호선 및 제 2 데이지체인 신호선에 각각 연결한다. 그리고 릴레이부의 여자를 위한 전원은 보호제어모듈로부터 공급된다.
도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이며, 도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈, 보호제어모듈 및 LOP의 내부 구성을 도시한 도면이다.
모터제어반용 시스템은 통상 보호제어모듈과 LOP를 포함하는 데, 본 발명의 일 실시예에 따른 보호제어모듈(2200)도 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛(220)별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 기능을 수행하며, LOP(2300)에 구성되는 LOP 컨트롤러(2310)는 모터가 설치된 현장에서 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 등의 기능을 수행한다.
통합모듈(2100), 보호제어모듈(2200) 및 LOP 컨트롤러(2310)에는 RS-485 드라이버 등의 직렬 통신용 드라이버와 Ethernet MAC&PHY와 같은 이더넷 통신용 통신 모듈이 포함되고, 센싱된 전압 신호 및/또는 전류 신호에 대한 신호 입력과 신호처리를 위하여 아날로그 입력회로 및 DSP가 포함되며, 통합모듈(2100), 보호제어모듈(2200) 또는 LOP 컨트롤러(2310)의 제반 기능을 제어하고 필요한 연산을 수행하는 CPU를 각각 포함할 수 있다.
그런데, 본 발명의 일 실시에에 따른 모터제어반용 시스템에서는, 모터제어반 내에 단위유닛(220)의 보호제어모듈(2200)과 통신을 수행하면서 동시에 LOP 컨트롤러(2310)와도 통신을 수행하는 신규의 장치로서 '통합모듈'(2100)을 구비한다. 그리고 통합모듈(2100)을 설치하기에 가장 좋은 위치가 모터제어반의 인입유닛(210)이므로, 통합모듈(2100)은 단위유닛(220)의 분기 선로에 전력을 공급하는 주 선로와 메인 차단기를 포함하는 인입 유닛에 설치된다.
통합모듈(2100)은 중앙제어실의 컴퓨터 혹은 PLC와의 통신(이더넷 통신 혹은 RS-485 직렬 통신 등), 단위유닛(220)의 보호제어모듈(2200)들과의 내부통신, LOP 컨트롤러(2310)들과의 통신 등, 3가지 통신기능을 함께 수행하고, 모터제어반에 연결된 모터의 모든 사항을 관리한다.
통합모듈(2100)은 RS-485 등의 직렬 통신포트 및 이더넷 통신포트를 가지고 있어 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 다양한 방식으로 통신이 가능하다. 그리고 통합모듈(2100)은 이와 별도로 PT, CT, 아날로그 입력회로 및 DSP를 이용하여 인입단 주선로의 전압과 전류를 입력받아 각종 계측값과 전력품질을 분석하여 중앙감시실의 컴퓨터에 제공한다. 종래의 모터제어반에서는 별도의 전력메타를 설치하여야 가능한 기능이다.
또한, 통합모듈은 단위유닛(220)의 보호제어모듈(2200)들과 RS-485 등의 직렬 통신을 통하여 모터유닛(220)의 계측데이터와 모터 동작상태를 수집하고 중앙감시실로부터의 제어명령을 전달하는 기능을 수행하는 것과 함께 인입유닛(210)에서 PT와 아날로그입력회로 등을 이용하여 샘플링한 전압데이터를 각 단위유닛(220)의 보호제어모듈(2200)에 전송한다. 통합모듈(2100)은 주 선로에서 샘플링한 전압 데이터를 모터제어반내 복수의 보호제어모듈(2200)로 제공하여 예를 들면, 보호제어모듈(2200)이 자체 획득한 전류 데이터와 연산하여 전력에 관한 정보를 연산할 때 이용토록 한다. 이러한 방법은 개별 단위유닛(220)이 분기 선로에 컨텍하여 전압신호를 얻지 않고도 전력을 계측할 수 있는 방법을 제공한다. 그리고 모터제어반의 전면에는 인입유닛(210)과 단위유닛(220)을 지원하는 HMI 디스플레이가 각각 설치되며, 소켓보드(250)은 대응하는 핀들이 공통으로 연결된 3개의 소켓을 포함하면, 도 22에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다.
그리고 인입유닛(210)의 통합모듈(2100)과 LOP 컨트롤러(2310)들을 단일선로로 직렬 연결함으로 설치 시간과 비용을 최소화한다. 통합모듈(2100)은 단위유닛(220)의 보호제어모듈(2200)과 LOP 컨트롤러(2310)의 모두와 통신연결되어 있으므로 보호제어모듈(2200)에서 수집한 모터의 운전상태를 LOP 콘트롤러(2310)로 전송하여 현장에서 볼 수 있게 하고, LOP 콘트롤러(2310)는 전면에 설치된 버튼 등에 대한 조작에 의해 모터 운전에 관한 조작명령을 입력받고, 이를 보호제어모듈(2200)에 전송하여 모터의 기동과 정지 등 제어 기능을 수행하게 한다.
통합모듈(2100)은 보호제어모듈(2200)들과의 사이에 제 1 직렬 통신 네트워크를 구성하며, 직렬 통신 네트워크에서 직렬 통신의 마스터로서 기능하며 각 보호제어모듈(2200)은 슬레이브로서 기능한다. 그리고 통합모듈(2100)은 LOP 컨트롤러(2310)들과의 사이에서 제 2 직렬 통신 네트워크를 구성하며 제 2 직렬 통신 네트워크에서 직렬 통신의 마스터로서 기능하며 각 LOP 컨트롤러(2310)들은 슬레이브로서 기능한다.
도 20이 간략하게 도식화한 것과 같이, 통합모듈(2100)은 각 단위유닛에 있는 복수의 보호제어모듈(2200)과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 현장에 있는 LOP(2300)의 LOP 컨트롤러(2310)들과 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되며, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 통신한다. 본 발명의 일 특징은, i) LOP 컨트롤러(2310)와 보호제어모듈(2200) 사이의 조작 명령 전송 등과, ii) 중앙제어실 또는 PLC와 보호제어모듈(2200) 사이의 계측 데이터 수집, 동작 상태 보고 또는 제어 명령 전송이, 신규의 통합모듈(2100)을 공통으로 개재하여 수행되고 통합모듈(2100)을 공통 이용하며, 또한 제 1 직렬 통신 네트워크를 공통 이용하는 점에 있다.
본 발명의 이러한 특징에 따르면, 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 다양한 방향의 통신을 위하여 필요한 구성을 공통 이용하므로 효율성을 높일 수 있고, 모터제어반의 제반 구성에 대한 통합적인 관리가 용이하고 유지보수의 편리성이 증가하며, 후술할 LOP 전원에 대한 이중화와 폴트 톨러런스(FaultTolerance)의 확보, 통신에 대한 이중화와 폴트 톨러런스의 확보를 가능하게 하는 기반을 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 인입유닛(210)의 통합모듈(2100)과 현장의 LOP 컨트롤러(2310)들을 통신으로 연결함으로써 배선 효율성과 유지보수의 편리성이 증가하게 된다. 그러나 LOP 컨트롤러(2310)의 전원을 공급하는 효율적인 방안이 요구되고, 직렬 통신 네트워크의 특성상 통신선의 단선이 발생할 경우 일부 영역의 통신이 모두 안 되는 단점이 있을 수 있으므로 이에 대한 대책을 강구한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 컨트롤러(2310)와 전원공급모듈(2400)이 결합된 것을 도시한 도면이며, 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 LOP 컨트롤러(2310)에 전원을 공급하는 예를 도시한 도면이다.
LOP 컨트롤러(2310)는 전반적인 제어를 위한 CPU(2311)와, RS-485와 같은 직렬 통신을 위한 드라이버(2312)와, 입력되는 직류의 전압을 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터(2313)와, 통신 케이블의 플러그가 탈착되는 RJ45 소켓과 같은 2개 소켓(2314A,314B)를 포함하여 구성된다. 전원공급모듈(2400)은 입력되는 AC 또는 DC의 전원으로부터 LOP 컨트롤러(2300)가 요구하는 DC 전압의 DC 전원으로 변환하여 생성하는 전원 변환부(2410)를 포함한다. 그리고 전원공급모듈(2400)은 LOP 컨트롤러(2310)의 외부에 탈착 또는 장착될 수 있는 것으로, 이들 사이에서 전원 공급 경로를 확보하기 위한 커넥터(2315,420)을 구비한다.
예를 들면, LOP 컨트롤러(2310)의 입력정격은 DC 24V이며, 외부에서 입력되는 DC 24V의 전원은 DC/DC 컨버터(2313)를 통하여 컨트롤러 내부에 사용되는 적절한 전압으로 변환되어 CPU(2311) 등 내부회로에 공급된다. 아울러, 이와 함께 DC 24V 등의 직류 전원은 DC/DC 컨버터(2313)를 거치지 않고 2개의 소켓(2314A,2314B)의 일부 단자로 출력되어 직렬 통신을 위한 통신 케이블의 일부 와이어(2선로)에 실린다.
소켓(2314A,3314B)은 직렬 통신을 위한 통신포트로 기능하는 데 각 LOP 컨트롤러(2300)에 2개씩 설치되어 모터제어반의 통합모듈(2100)과 현장에 있는 LOP 컨트롤러(2300) 사이의 연결에 있어서 용이성을 추구한다.
본 발명의 일 실시예에서는 AC 전원 케이블의 배선을 간소화하기 위하여 LOP 컨트롤러(2310)의 뒷면에 탈착 또는 장착되는 전원공급모듈(2400)을 개발하여 적용한다. 전원공급모듈(2400)의 입력은 모터제어반으로부터 연결되는 AC 혹은 DC 전압이며(예를들면 한국에서 주로 많이 사용하는 AC 110V일 수 있다), 입력전압을 DC 24V와 같은 DC 전압으로 변환하여 LOP 컨트롤러(2310)에 공급한다.
LOP 컨트롤러(2310)에서는 전원공급모듈(2400)로부터 공급된 예를 들면 DC 24V의 직류가 DC/DC 컨버터(2313) 및 소켓(2314A,2314B)으로 공급된다. DC/DC 컨버터(2313)를 거쳐 LOP 컨트롤러(2310)의 내부전원으로 사용됨은 물론 통신에 사용되는 통신 케이블을 통하여 이웃하는 다른 LOP 컨트롤러(2310)들에 공급된다. 통신 케이블들과 소켓(2314A,2314B)을 통해 DC 전원을 공급받은 LOP 컨트롤러(2310)에서는 DC/DC 컨버터(2313)가 전압을 변환하여 사용한다.
전원공급모듈(2400)이 부착된 LOP 컨트롤러(2310)에서는 소켓의 핀들중 직렬 통신에 사용되지 않는 핀과 통신 케이블의 와이어를 통해 DC 전원을 제공하여 통신 연결된 다른 LOP 컨트롤러(2310)로 전원을 공급한다. 이러한 방식을 적용할 경우 LOP 컨트롤러들(2310) 중에서 일부에 대해서만 모터제어반으로부터 전원을 공급해주면 된다. 예를 들면, 도 22(a)에 예시된 바와 같이, 모터제어반으로부터 가장 가까운 LOP 컨트롤러(2310)에만 전원을 공급해 주면 된다.
한편, 한 대의 LOP 컨트롤러(2310)에만 전원공급모듈(2400)을 장착하여 전원을 공급하면, 전원선의 단선이나 전원공급모듈(2400)의 고장으로 인해서, 전체의 LOP 컨트롤러(2410)가 동작하지 않을 위험성이 있다.
도 22(b)에서와 같이, 2 이상의 LOP 컨트롤러(2310)에 전원공급모듈(2400)을 장착하면 전원의 이중화와 폴트 톨러런스가 가능하게 된다.
복수의 전원공급모듈(2400)이 복수의 LOP 컨트롤러(2310)의 근방에 위치하고 입력 전원으로부터 DC 전원을 생성하되, 복수의 전원공급모듈(2400)은 통합모듈(2100)과 LOP 컨트롤러(2310) 사이의 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가한다. 그리고 전원공급모듈(2400)의 전부 또는 일부는 LOP 컨트롤러(2310)에 각각 탈착가능하다(후술하는 것처럼 전원공급모듈의 일부는 LOP 중계장치내에 포함되어 구성될 수도 있다).
LOP 컨트롤러(2310)의 2 이상에 전원공급모듈(2400)을 설치하면 전원의 이중화가 되므로, 일부 전원공급모듈(2400)이 고장나거나 모터제어반으로부터의 일부 전원선에 단선이 있어도 모든 LOP 컨트롤러(2310)에 대해 정상적으로 전원을 공급할 수 있는 효과가 있으며, 직렬 통신을 위한 통신케이블의 중간에 단선이 있거나 플러그가 빠지더라도 전체 LOP 컨트롤러(2310)에 대하여 전원 공급이 가능한 장점이 있다.
가정하여 전술한 도 4(a)와 같이 전원을 공급하면 중간에 전원선의 단선이 있다면 그 후단의 LOP에 전원을 공급할 수 없는 문제점이 있으며, 도 4(b)와 같이 각 LOP로 전원을 공급하면 이와 같은 문제는 없으나, 전원선의 숫자가 매우 많아지면서도 이중화가 안되는 문제가 있다. 본 발명의 일 양상에 따르면 이와 같은 부담을 현저히 경감하면서도 전원에 대한 폴트 톨러런스를 높이는 장점까지 있게 된다.
긴 전원선의 길이에 의한 전원 전압의 감소나 LOP 컨트롤러(2310)의 대수가 많아 전원모듈의 용량을 키울 필요가 있을 때, 전원공급모듈(2400)을 설치하는 LOP 컨트롤러(2310)의 대수를 증가시키면 되므로, 전원 전압 감소나 용량 증가에 쉽게 대응할 수 있는 효과가 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈(2100)과 LOP 컨트롤러(2310)를 중심으로 도시한 도면이다.
통합모듈(2100)에는 LOP 컨터롤러(2310)와 직렬 통신을 수행할 수 있는 통신포트가 2개 구비되어 있다. 그리고 마지막 LOP 컨터롤러(2310)의 RJ45 소켓과 통합모듈(2100)의 남아 있는 통신포트를 연결하여 직렬 통신 선로를 링으로 구성할 수 있다.
이더넷 통신과 달리 마스터/슬레이브 방식인 직렬 통신에서 마스터 장치는 2개의 통신포트에서 동시에 통신을 할 수는 없다. 초기 설정단계에서 직렬 통신의 마스터 장치인 통합모듈(2100)은 슬레이브 장치의 ID를 등록한다. 그리고 통합모듈(2100)은 어느 한 포트를 통하여 직렬 통신을 수행하다가 등록된 ID의 LOP 컨트롤러(2310)로부터 응답이 없을 때, 시간차를 두고 다른 통신포트를 통하여 해당 ID의 LOP 컨트롤러와 통신을 시도한다.
통합모듈(2100)은 해당 LOP 컨트롤러(2310)에 이상이 발생한 것인지, 아니면 통신선이 빠지거나 끊어진 것인지 판단한다. 한 지점에서 통신선이 빠지거나 끊어진 경우에는 다른 통신포트를 통한 통신 시도에 응답이 있을 것이나, LOP 컨트롤러(2300)의 고장인 경우에는 응답이 없을 것이므로, 양자의 구분이 가능하다.
통신선이 빠지거나 끊어진 경우 끊어진 지점을 경계로 하여, 통합모듈(2100)은 2개의 통신포트를 모두 사용하되 복수의 LOP 컨트롤러(2310) 중 일부는 제 1 의 통신포트를 통하여 통신을 수행하고, 나머지 LOP 컨트롤러(2310)는 제 2 의 통신포트를 통하여 통신을 수행한다. 그리고 통합모듈(2100)은 통신선이 빠지거나 끊어진 경우와 LOP 컨트롤러(2310)가 고장인 경우를 구분하여 중앙제어실의 컴퓨터 등에 보고함으로써, 즉각적인 정비가 가능토록 할 수도 있다.
복수의 LOP 컨트롤러(2310)와 통합모듈(2100)은 링을 구성하도록 직렬 통신 케이블이 연결되며, 통합모듈(2100)은 적어도 2 개의 통신 포트를 쌍으로 구비하고, 복수의 LOP 컨트롤러(2310)가 직렬 연결된 체인의 양단은 쌍으로 된 2개의 통신 포트에 각각 결합한다.
종래의 기술에 따르면, 직렬 통신선의 단절이 있으면 그 후단의 LOP 컨트롤러(2310)와는 통신을 수행할 수 없었으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통합모듈(2100)에 2 개의 직렬 통신포트를 쌍으로 구비하고 링을 구성함으로써, 장치의 이상이나 통신선의 단절을 빨리 확인할 수 있고, 통신선의 한곳이 단절되어도 LOP 컨트롤러 전체에 대한 통신기능을 유지할 수 있게 한다.
모터제어반을 통하여 제어하는 모터들은 여러 곳에 분산되어 설치될 수도 있으며, 이에 따라 설치되는 LOP도 넓게 분산될 것이다. 이 경우 LOP들 사이의 거리가 멀어 통신선이 너무 길어지거나 통신선이 지나가는 경로가 복잡해질 수 있다. 이러한 문제에 대응하기 위하여 방향별로 분리된 별도의 통신선로를 설치할 수 있는 수단이 필요하다.
예를 들어, 모터제어반을 기준으로 양쪽 방향으로 모터들이 분산되어 있는 경우, 통신선로를 링 구조로 하기 위해서는 한쪽 방향의 마지막 LOP로부터 다시 다른 쪽 방향의 LOP로 가는 통신선이 더 필요하며, 특히 이러한 경우 통신선의 구성이 매우 비효율적으로 된다.
이러한 문제를 해결할 수 있는 한가지 방법은 통합모듈(2100)에 LOP 컨트롤러(2310)용으로 여러 개의 통신포트 쌍을 구비하는 것이나, 보호제어모듈(2200) 및 중앙제어실 등과의 통신을 위하여 이미 많은 통신 포트를 구비해야 하는 상황에서 어려움이 있을 수 있다.
도 24은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 도시한 블럭도이며, 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
LOP 중계장치(2500)는 복수의 LOP 컨트롤러(2310)와 통합모듈(2100)의 사이에서 직렬 통신을 중계하는 기능을 수행한다. LOP 중계장치(2500)는 RS-485와 같은 직렬 통신 드라이버의 쌍을 복수개 구비하며, 내부의 제어 및 데이터의 저장 등을 위하여 CPU를 구비한다. 예를 들면, LOP 중계장치(2500)는 통합모듈(2100)과의 통신을 위한 두 개의 직렬 통신포트와 LOP 컨트롤러(2310)와 통신할 수 있는 4개의 직렬 통신포트를 가진 장치로서 LOP 컨트롤러(2310)들과는 이중화된 두 개의 직렬 통신 경로를 만들 수 있다.
도 25에 도시된 바와 같이, LOP 중계장치(2500)를 이용하여 두 방향으로 나뉘어 배치된 LOP 컨트롤러의 그룹에 대하여 링구조로 하면서 직렬 통신 네트워크를 구성할 수 있다.
LOP 중계장치(2500)는 적어도 2 개의 직렬 통신포트로 된 쌍을 적어도 하나 이상 구비하고, 복수의 LOP 컨트롤러(2310)가 직렬 연결된 체인의 양단은 이러한 2개의 통신 포트에 각각 결합된다. 그리고 쌍으로 된 2 개의 통신 포트 중 어느 하나의 통신 포트를 통한 직렬 통신에 대하여 응답이 없는 경우 다른 하나의 통신 포트를 통하여 직렬 통신을 수행한다.
통합모듈(2100)은 연결되는 LOP 중계장치(2500)에 대하여 직렬 통신의 마스터로서 기능하며 LOP 중계장치(2500)는 슬레이브로 기능한다. 그리고 LOP 중계장치(2500)는 연결되는 복수의 LOP 컨트롤러(2310)에 대하여 직렬 통신의 마스터로서 기능하고, 해당 LOP 컨트롤러(2310)들은 슬레이브로 기능하다.
LOP 중계장치(2500)는 LOP 컨트롤러(2310) 별로 할당된 통신 포트에 관한 정보가 저장되는 LOP 할당 테이블을 구비하며, 이러한 LOP 할당 테이블은 CPU의 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다. LOP 중계장치(2500)는 설정 초기에 각 LOP 컨트롤러(2310)의 ID에 대응하여 할당된 통신포트의 ID를 LOP 할당 테이블에 저장할 수 있다. 이러한 LOP 할당 테이블의 정보는 갱신될 수 있으며, 특히 통신선이 단절되는 경우에 있어서 단절 지점의 후단에 연결된 LOP 컨트롤러(2310)의 ID에 대응하여 저장되어 있던 통신포트가 변경될 수 있다.
예를 들어, LOP 중계장치(2500)가 통합모듈(2100)로부터 특정한 ID의 LOP 컨트롤러(2310)로 가는 데이터를 수신하면, LOP 할당 테이블로부터 할당된 통신포트를 결정하며, 결정된 통신포트를 통해서 해당 LOP 컨트롤러(2310)로 데이터를 전송할 수 있다.
LOP 중계장치(2500)를 사용하면, LOP(2300)의 수량이 매우 많거나 여러 방향으로 분산 배치해야 할 때, LOP 통신 중계장치(2500)의 수를 늘리면 되므로 확장이 매우 용이하다.
도 26은 LOP 중계장치를 사용하는 다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이며, 도 27은 LOP 중계장치를 사용하는 또다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이다.
전술한 도 25 및 도 26의 예에서 LOP 컨트롤러(2310)의 전원과 통신 이중화를 고려하였으며, 도 27는 LOP 중계장치(2500)와 통합모듈(2100)까지 이중화한 것이다.
통합모듈(2100)은 쌍으로 구성되어, 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈을 포함하고 평상시 통신을 위해서는 마스터 통합모듈이 동작하며 장애가 발생하는 경우 슬레이브 통합모듈이 동작하게 할 수 있다. 마스터 통합모듈은 2개의 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 슬레이브 통합모듈도 2개의 LOP 중계장치의 각각과 연결된다. 각 통합모듈(2100)은 LOP 할당 테이블을 구비하는 바, 각 LOP 컨트롤러(2310)의 ID별로 사용할 통신포트 또는 연결되는 LOP 중계장치(2500)에 관한 정보를 저장하며, 이러한 LOP 할당 테이블의 정보는 갱신될 수 있다.
도 27의 실시예에서, 하나의 LOP 중계장치(2500)에서 시작된 링은 다른 LOP 중계장치(2500)에서 끝난다. 하나의 링에 포함되는 복수의 LOP 중계장치(2500)를 포함하는 체인의 양단은 각각 서로 다른 LOP 중계장치(2500)에 연결된다. 따라서 한쪽 LOP 중계장치(2500)에서 장애가 있더라도 다른 LOP 중계장치(2500)를 통하여 통신하는 것이 가능하다.
통합모듈(2100)의 2대와 LOP 중계장치(2500)의 2대는 서로 교차 연결됨으로써 각각의 장치 중 1대가 기능을 수행하지 못하더라도 다른 장치에 의해서 기능을 수행할 수 있다. 또한 LOP 컨터롤러(2310)와의 통신연결을 2대의 LOP 중계장치(2500)에서 각각 통신할 수 있으므로, LOP 중계장치(2500)의 1대가 기능을 수행하지 못하더라도 전체 LOP 컨터롤러(2310) 중 어느 것과도 통신할 수 있다.
도 28(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 LOP(2300)의 내부에 LOP 컨트롤러(2310)와 함께 LOP 중계장치(2501)가 구성되는 상황을 모식적으로 도시한 도면이며, 도 28(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 29은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성도이며, 도 30은 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이다(모터제어반으로부터의 전력선은 생략하여 도시함).
본 발명의 다른 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)는 전원공급모듈(2511)과 DC/DC 컨버터(2512)를 포함한다.
LOP 중계장치(2510)를 모터제어반 내에 설치하지 않고 특정한 LOP(2300)에 LOP 컨트롤러(2310)와 같이 설치하면 더욱 효과적인 구성이 가능하게 된다. LOP 중계장치(2510)에서는 내부에 공급할 용량 보다 큰 용량을 가지도록 전원공급모듈(2511)의 공급 용량을 설계한다. LOP 중계장치를 모터제어반의 내부에 설치할 경우에는 장치 자체에서 소비할 정도의 전원 용량으로 설계하였다면, 도 28과 같이 LOP(2300)에 LOP 중계장치(2510)를 설치하는 경우, LOP 중계장치 자체의 전원 공급 기능과 함께, 해당 LOP(2300)의 LOP 컨터롤러(2310)와 인접한 다른 LOP 컨트롤러(2310)에 대한 전원 공급 기능을 가지도록 한다.
*전원공급모듈(2511)은 LOP 컨트롤러(2310)의 근방에 위치하고 입력 전원으로부터 DC 전원을 생성하되 LOP 중계장치(2510)의 내부에 포함되어 구성된다.
전원공급모듈(2511)이 출력하는 전력은 DC/DC 컨버터(2512)를 개재하여 LOP 중계장치(2510)의 자체 전원으로 이용되기도 하면서, LOP 중계장치(2510)의 각 통신포트를 통해 통신케이블의 일부 와이어(선로), 즉 통신에 이용되지 않는 일부 와이어에 인가된다. 따라서, LOP 컨트롤러(2310)를 위한 전원공급모듈이 LOP 중계장치(2510)에 내장되는 것과 같은 효과를 가지게 된다. 그리고 모터제어반으로부터 공급되는 전원선은 LOP 중계장치(2510)에 연결하면 된다.
LOP 중계장치가 모터제어반(MCC)의 내부에 있을 때는 MCC부터 LOP까지 거리가 먼 경우 제어전원(24VDC)의 전압감쇄로 중계장치로부터 LOP 컨트롤러에 제어전원을 공급할 수 없다. 그런데, 중계장치를 LOP에 설치함으로써 LOP 컨트롤러들과 가깝게 있게 됨으로써 중계장치로부터 제어전원의 공급이 가능하게 된다.
LOP 중계장치(2510)에 내장된 전원공급모듈(2511)만으로 공급되는 용량이 부족한 경우에는, LOP 중계장치(2510)에 내장된 전원공급모듈(2511)과 함께 추가의 전원공급모듈(2400)이 LOP 컨트롤러(2310)의 뒷면에 장착하는 방식으로 LOP 컨트롤러(2310)에 장착될 수 있다. 복수의 전원공급모듈중 일부는 LOP 중계장치(2510)의 내부에 구성되며, 나머지는 LOP 컨트롤러(2310)의 외부에 장착된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 되며, 전원공급모듈 및 전원선의 숫자를 대폭 저감하면서도, 일부 전원공급모듈이 고장나거나 일부 전원선에 단선이 생기더라도 정상적인 전원공급이 가능하게 되는 효과가 있다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.
도 31은 모터제어반을 기준으로 양쪽으로 LOP가 배치된 경우 통신 및 전원이 연결되는 예이다. 물리적으로는 LOP 중계장치(2510)가 특정 LOP(2300)에 LOP 컨터롤러(2310)와 같이 설치되지만 전원선 및 통신선 연결의 이해를 위하여 LOP(2300)는 그리지 않고 장치들과의 연결선만이 도시되었다.
LOP 중계장치(2510)가 통신케이블을 통하여 LOP 컨터롤러(2310)의 제어전원을 공급하기 때문에 LOP 컨터롤러(2310)에는 전원공급모듈을 설치할 필요가 없다. LOP(2300)의 수가 많아서 1대의 LOP 중계장치(2510)에 포함된 전원공급모듈(2511)로는 용량이 부족할 경우나, 전원의 이중화가 요구될 경우에 추가로 LOP 컨트롤러(2310)의 후면에 전원공급모듈(2400)을 부착하면 된다.
LOP 중계장치(2510)에서 LOP 컨터롤러(2310)의 전원을 공급하더라도 다양한 통신 연결과 통신 이중화가 가능하게 된다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.
도 32에 도시된 모터제어반용 시스템에서는 LOP 중계장치(2510)에 대한 폴트 톨러런스도 제공한다.
각 LOP 중계장치(2510)가 전원공급모듈(2511)을 포함하고 있으므로, 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 되며, 각 LOP 컨트롤러(2310)는 통신포트를 통하여 병렬로 DC 전원을 입력받게 된다.
통합모듈(2100)은 쌍으로 구성된 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈을 포함하며, 예를 들면 도시된 2개의 통합모듈(2100) 중 하나는 마스터 통합모듈이 되고 다른 하나는 슬레이브 통합모듈이 된다. LOP 중계장치(2510)는 쌍으로 구성된 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치를 포함하며, 도시된 2개중 하나는 마스터 LOP 중계장치가 되고 다른 하나는 슬레이브 LOP 중계장치가 된다. 마스터 통합모듈은 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 슬레이브 통합모듈도 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결된다.
그리고, 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치 중 하나의 LOP 중계장치는 복수의 LOP 컨트롤러가 직렬 연결된 체인의 일단에 연결되고 다른 하나의 LOP 중계장치는 상기 체인의 타단에 연결된다.
예를 들어, 마스터 LOP 중계장치를 통하여 직렬 통신을 수행하던 중, 마스터 LOP 중계장치에 장애가 생기면, 슬레이브 LOP 중계장치를 통하여 모든 LOP 컨트롤러(2310)와 통신할 수 있다. 그리고 마스터 LOP 중계장치를 통하여 직렬 통신을 수행하던 중, 통신선의 한곳에서 단절이 생기면 그 후단에 연결된 LOP 컨트롤러에 대해서는 슬레이브 LOP 컨트롤러를 통해서 통신을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같이 통신선의 단절이 발생하는 경우에는 하나의 링을 구성하는 일부 LOP 컨트롤러에 대해서는 마스터 LOP 중계장치를 통하여 통신을 수행하고, 나머지 LOP 컨트롤러에 대해서는 슬레이브 LOP 중계장치를 통하여 통신을 수행해야 한다. 통합모듈(2100)의 입장에서는 통신선의 단절이 있으면 2개의 LOP 중계장치로부터의 데이터를 모아야 하는 불편이 있을 수 있는데, 이러한 불편은 다음과 같은 모터제어반용 시스템의 구성으로 해결가능하다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(2510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 다른 구성도이고, 도 34는 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이며(모터제어반으로부터의 전력선은 생략하여 도시함), 도 35는 소켓 보드(2600)의 내부 구성도이다.
도 35에 도시된 바와 같이, 소켓보드(2600)는 적어도 3개의 소켓을 구비하며, 3개의 소켓에 대하여 각 핀별로 서로 공통 연결된다.
통합모듈(2100)은 2개가 쌍으로 구성되어 하나는 마스터 통합모듈이 되고 다른 하나는 슬레이브 통합모듈이되며, 통합모듈(2100)은 도시하지는 않았으나, 모터제어반내의 보호제어모듈들과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, LOP 컨트롤러(2310)들과 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결된다.
LOP 중계장치(2510)도 2개가 쌍으로 구성되어 하나는 마스터 LOP 중계장치가 되고 다른 하나는 슬레이브 LOP 중계장치가 되며, LOP 중계장치는 복수의 LOP 컨트롤러와 마스터 통합모듈 또는 슬레이브 통합모듈 사이에서 직렬 통신을 중계한다. LOP 중계장치(2510)의 내부에는 전술한 바와 같이 전원공급모듈이 구성된다. 그렇다면, 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 2 개의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 된다. 예를 들어 도면 우측에 도시된 링에서 보면, 소켓보드(2600)와 통신케이블을 통하여, 각 LOP 컨트롤러(2310)는 2개의 LOP 중계장치(2510)로부터 병렬로 DC 전원을 공급받는다.
마스터 통합모듈은 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 슬레이브 통합모듈도 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결된다.
그리고 소켓보드(2600)을 이용하여 복수의 LOP 컨트롤러(2310)가 직렬 연결된 체인의 일단은 마스터 LOP 중계장치(2510)의 제 1 통신 포트와 슬레이브 LOP 중계장치의 제 1 통신 포트에 공통 연결되며, 체인의 타단은 마스터 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트와 슬레이브 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트에 공통 연결된다.
도 33에 도시된 모터제어반용 시스템에서 마스터 통합모듈 또는 슬레이브 통합모듈 중의 하나가 선택적으로 활성화되고, 특히 마스터 LOP 중계장치 또는 슬레이브 LOP 중계장치 중의 하나가 선택적으로 활성화되어 양자 사이의 충돌이 방지될 수 있다.
예를 들어 마스터 LOP 중계장치를 이용하여 통신을 수행하던 중 마스터 LOP 중계장치에 고장이 발생하는 경우 슬레이브 LOP 중계장치를 이용하여 모든 통신을 수행할 수 있다.
또한, 통신 케이블의 한 지점에서 단절이 발생하는 경우, 도 32에 도시된 모터제어반용 시스템에서는 마스터 LOP 중계장치와 슬레이브 LOP 중계장치의 모두를 이용하여 수집한 데이터를 모아야 했으나, 도 33 및 도 34에 도시된 모터제어반용 시스템에서는 활성화되어 있던 LOP 중계장치를 그대로 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에 따르면 통합모듈 또는 LOP 중계장치의 고장에 대처할 수 있고, 임의의 통신선로와 통신포트에서 생기는 단절에 대해서도 대처할 수 있으며, 아울러, 모터제어반으로부터의 전원선이나 전원공급모듈의 이상에 대해서도 대처할 수 있어서, 시스템의 폴트 톨러런스가 대폭 향상되는 효과가 있다. 그리고, 이와 같은 효과를 달성하면서도, 모든 LOP에 전원공급모듈을 구성하고 모든 LOP까지 전원선을 설치할 필요없이 일부 LOP 또는 LOP 중계장치에만 전원공급모듈을 구성하고 전원선을 설치하면 되므로, 보다 효율적인 구성이 가능하게 된다.
그리고 본 발명에서는 모터제어반 전체를 관장하며, LOP, 보호제어모듈 및 중앙제어실(PLC)와의 3 방향 통신을 관장하는 새로운 장치인 '통합모듈'을 구성함으로써, LOP들과의 통신 및 전원 공급에 있어서도 안정성이 높은 시스템을 구성하는 것이 가능하게 되었다.
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 도시한 구성이며, 도 37(a)는 통합모듈(3110,3120)의 내부 블럭도이고 도 37(b)는 보호제어모듈(3200)의 내부 블럭도이다. 도 38은 브릿지 소켓(3310,3320)의 내부 구성도이며 도 39는 유닛 소켓(3400)의 내부 구성도이다. 도 41은 도 36에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 사시도적으로 도시한 도면이다.
모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 인입 유닛(310)에 설치되고 이중화된 제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120); 각 모터 유닛(320)에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈(3200); 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC인 상위 시스템(340); 상위 시스템(340)과 각 MCC의 통합모듈(3110,3120)과의 통신을 위한 이더넷 스위치(330); 이중화된 제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120)과 멀티포인트 버스와의 연결을 위한 2개의 브릿지 소켓(3310,3320); 각 보호제어모듈(3200)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위한 복수의 유닛 소켓(3400);을 포함하여 구성된다.
제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120)은 각각, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 시스템(340) 또는 서로 간의 이더넷 통신을 위한 2 개의 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)와, 내부의 시리얼 통신을 위한 2 개의 RS-485 드라이버(RS485 Driver)와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로와, 아날로그 신호의 신호처리를 위한 DSP와, 제어 및 연산을 위한 CPU 등을 포함할 수 있다(도 37(a) 참조).
제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120) 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작한다. 액티브 모듈과 스탠바이 모듈 사이에는 이더넷을 통해 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈이 액티브 모듈의 기능을 대신한다. 예를 들어 하트비트 메시지는 액티브 모듈이 정상 동작할 때 스탠바이 모듈로 전송하는 시그널 또는 정보를 포함할 수 있다.
제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120)은 상위 시스템(340)과 IP 통신을 수행하되, 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈의 IP주소는 액티브 모듈이 사용하던 IP주소로 스위칭된다.
제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120)은 상위 시스템(340)으로부터 각 보호제어모듈(3200)로의 제어 명령을 수신하여 전달하며, 각 보호제어모듈(3200)이 수집하고 생성한 전류, 전압(전압 데이터는 통합모듈로부터 수신할 수도 있다), 전력 등에 관한 데이터와 각 보호제어모듈(3200)의 상태 데이터를 각 보호제어모듈(3200)로부터 수집하여 이를 상위 시스템(340)으로 보고한다. 또한, 제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120)은 연결된 PT 및 CT를 이용하여 주 선로의 전압 및 전류에 관한 데이터를 수집하여 상위 시스템(340)으로 보고하며, 주 선로의 전압 데이터를 각 보호제어모듈(3200)로 전달하여 각 보호제어모듈(3200)이 전력 계산 등을 수행하는 데 이용토록 할 수도 있다.
보호제어모듈(3200)은 통합모듈과의 시리얼 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)와, 정보의 표시를 위한 LCD와, 연결 또는 내장되는 PT 및 CT로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로와(전압 데이터는 통합모듈로부터 수신할 수도 있으므로 PT와 PT를 위한 아날로그 입력회로는 생략될 수 있다), 아날로그 신호의 신호처리, 연산 및 제어를 위한 DSP 등을 포함할 수 있다(도 37(b) 참조).
보호제어모듈(3200)은 모터의 보호(또는 이와 더불어 운전 및 정지 제어)를 위해 차단기, 개폐기 등과 함께 모터 유닛에 설치되며, 통합모듈로부터의 명령이나 자체 판단 등에 따라 개폐기를 제어한다. 보호제어모듈(3200)은 연결 또는 내장되는 CT를 이용하여 분기 선로의 전류 데이터를 획득하며, 이와 더불어 연결 또는 내장되는 PT를 이용하여 분기 선로의 전압 데이터를 획득하거나, 통합모듈로부터 전압 데이터를 전송받고 이들을 이용하여 전압, 전류 및 전력 등에 관한 데이터를 수집하고 생성하며 수집 및 생성된 데이터를 통합모듈로 전송한다.
제 1 브릿지 소켓(3310) 및 제 2 브릿지 소켓(3320)은 각 보호제어모듈과의 시리얼 통신을 위하여 구성되는 멀티포인트 버스를 제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120)로 공통 연결하기 위하여 이용된다.
브릿지 소켓(3310,320)은 적어도 3개의 소켓을 구비하고 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결된다(도 8 참조). 브릿지 소켓에서 제 1 소켓(Socket 1), 제 2 소켓(Socket 2) 및 제 3 소켓(Socket 3)에서 시리얼 통신에 이용되는 단자(Ta)들은 서로 내부적으로 공통 연결되며 단자(Tb)들은 서로 내부적으로 공통 연결된다.
유닛 소켓(3400)은 각 보호제어모듈(3200)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위하여 이용되는 것으로서, 유닛 소켓(3400)은 상기한 브릿지 소켓의 구조와 동일할 수 있다.
그런데, 모터제어반과 같은 설비에서는 사용자가 모터 유닛을 인출할 수 있는 구조가 되어야 하므로, 모터 유닛의 보호제어모듈은 모터 유닛 내에 위치하고 유닛 소켓(3400)은 모터 유닛의 외부에 설치되어야 한다. 따라서 유닛 소켓의 제 2 소켓(Socket 2)과 보호제어모듈(3200) 사이의 통신선는 스터브(Stub)를 구성하며, 스터브의 길이가 짧게는 1 미터 길게는 3 미터 이상이 될 수도 있으며, 모터제어반에 집합된 많은 모터 유닛 마다 이와 같은 스터브를 구성하게 된다. 이와 같이 긴 스터브(Stub)는 임피던스 불일치(Impedance Mismatch)를 불러오며 이에 따라 신호의 반사(Reflection)를 일으켜 통신장애가 발생할 가능성을 높이는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 39에 도시된 바와 같은 유닛 소켓(3400)을 구성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유닛 소켓(3400)은 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓(Socket 1) 및 제 3 소켓(Socket 3)과, 복수의 보호제어모듈중 어느 한 보호제어모듈(3200)과 연결되는 제 2 소켓(Socket 2)을 포함한다.
솔레노이드 스위치(3410,3420)는 보호제어모듈(3200)로부터 제 2 소켓(Socket 2)의 단자 DC+ 및 단자 DCG를 통하여 제어 전원을 공급받으며, 제어 전원에 의해서 동작하되 제 1 상태 및 제 2 상태의 사이를 스위칭한다. 제 1 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 유닛 소켓(3400)의 내부에서 직접 연결되는 상태이며, 제 2 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 어느 한 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 상태이다.
보호제어모듈(3200)과 유닛 소켓(3400)은 양단에 플러그를 구비한 케이블로 연결되되, 도시된 제 2 소켓(Socket 2)의 각 단자에 대응하는 신호선을 각각 구비한다. 상기한 케이블을 구성하는 신호선들에는 제 1 소켓과 연결되는 신호선(즉, 제 1 솔레노이드 스위치(3410)와 연결되는 신호선), 제 3 소켓과 연결되는 신호선(즉, 제 2 솔레노이드 스위치(3420)와 연결되는 신호선)과 솔레노이드 스위치(3410,3420)의 제어 전원을 공급하는 신호선을 각각 별개로 포함한다.
보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는(시작되는) 지점은 보호제어모듈(3200)의 내부이거나 보호제어모듈(3200)에 구성되는 소켓등일 수 있으므로, 멀티포인트 버스에서 보호제어모듈로의 스터브(Stub) 길이가 짧아지거나 없어지게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인입유닛(310)의 각 통합모듈(3110,3120)에 있어서, 2개의 내부 통신 포트, 즉 2개의 시리얼 통신 포트(3111,3112 또는 3121,3122)와 내부 통신의 이중화 구성용 브릿지 소켓(3310,3320)를 이용하여, 액티브/스탠바이 구조에서 완전한 이중화를 구축한다.
제 1 통합모듈(3110) 및 제 2 통합모듈(3120)과 복수의 보호제어모듈(3200)의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 복수의 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스를 구성한다. 예를 들어, 멀티포인트 버스는 RS-485 표준에 따른 것일 수 있다. 각 보호제어모듈은 멀티포인트 버스의 어느 한 지점에서 신호선별로 병렬 연결된다. 보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는 지점은 유닛 소켓(3400)의 내부일 수도 있으나 실시 형태에 따라 보호제어모듈(3200)의 내부나 보호제어모듈(3200)의 소켓 등에 구성될 수도 있다.
멀티 포인트 버스의 일측 끝, 즉 일단은 제 1 통합모듈(3110)의 제 1 시리얼 통신 포트(3111)와 제 2 통합모듈(3120)의 제 1 시리얼 통신 포트(3121)에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타측 끝, 즉 타단은 제 1 통합모듈(3110)의 제 2 시리얼 통신 포트(3112)와 제 2 통합모듈(3120)의 제 2 시리얼 통신 포트(3122)에 공통 연결된다. 그리고 이러한 2개의 공통 연결을 위하여 상기한 브릿지 소켓(3310,3320)이 각각 이용된다.
제 1 통합모듈(3110)의 제 1 시리얼 통신 포트(3111)로부터 출발하여 제 1 통합모듈(3110)의 제 2 시리얼 통신 포트(3112)로 돌아오는 제 1 링을 구성하며, 제 2 통합모듈(3120)의 제 1 시리얼 통신 포트(3121)로부터 출발하여 제 2 통합모듈(3120)의 제 2 시리얼 통신 포트(3122)로 돌아오는 제 2 링을 구성하되, 상기한 제 1 링과 제 2 링에서 적어도 복수의 보호제어모듈들이 접속되는 지점을 포함하는 구간은 공유되어 단일의 멀티포인트 버스가 된다. 제 1 브릿지 소켓(3310) - 각 유닛 소켓(3400) - 제 2 브릿지 소켓(3320)의 구간은 공유되어 단일의 멀티포인트 버스가 된다.
인입 유닛(310)의 제 1 통합 모듈(3110)이 동작할 때나 제 2 통합 모듈(3120)이 동작할 때 항상 독자적인 링 연결이 구축되므로, 내부통신의 단절이 발생하더라도 2개의 통신포트를 통하여 양방향으로 통신이 가능하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 이중화 동작에 대하여 간략히 살펴본다. 예를 들어 제 1 통합 모듈(3110)이 액티브 모듈이고 제 2 통합 모듈(3120)이 스탠바이 모듈인 경우를 상정하여 살펴본다.
제 1 통합 모듈(3110)은 상위 시스템(340)이 알고 있는 단일의 IP주소를 이용하여 상위 시스템(340)과 IP 통신을 수행하며, 모터제어반내의 각 보호제어모듈(3200)과는 제 1 시리얼 통신포트(3111)을 통하여 통신할 수 있다. 이 때 제 2 시리얼 통신포트(3112)는 이용되지 않거나 수신 확인의 용도로만 이용될 수 있다.
이러한 상황에서 도 40에 도시된 바와 같이, 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이의 통신선에 단선이 발생되는 경우에는, 1~4번의 보호제어모듈과는 제 1 통합모듈(3110)의 제 1 시리얼 통신포트(3111)를 이용하여 통신하고 5~10번의 보호제어모듈과는 제 1 통합모듈(3110)의 제 2 시리얼 통신포트(3112)를 이용하여 통신할 수 있다.
전술한 도 35의 구성에서는 통신선의 단선이 발생되는 경우 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈이 각각 분담해서 통신을 수행할 수밖에 없었으나, 본 발명의 상기한 실시예에 따른 구성에 의하면, 단일의 통합모듈을 이용하여 모든 보호제어모듈과의 통신이 가능하게 된다.
통신선의 단선 또는 플러그의 이탈 등이 발생하여, 멀티포인트 버스의 중간에 단절이 있으면, 단절된 지점을 중심으로 멀티포인트 버스의 일측에 접속된 보호제어모듈은 액티브 모듈의 제 1 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하며, 멀티포인트 버스의 타측에 접속된 보호제어모듈은 액티브 모듈의 제 2 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행한다.
이에 따라 내부 시리얼 통신선에 단절이 있더라도, 단일의 통합 모듈을 이용하여 제어 및 통신 등을 모두 수행할 수 있으므로, 도 35에서 전술한 예처럼 2개의 통합 모듈이 분담하는 것에 비하여, 처리 프로세스의 복잡성을 현저히 저감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 통신선의 단선이 발생된 상황에서 이와 동시에 제 1 통합모듈(3110)의 이상까지 발생되는 상황을 상정해 볼 수 있다.
액티브 모듈인 제 1 통합모듈(3110)에 이상이 발생되면, 이더넷을 이용하여 연결되고 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하던 제 2 통합모듈(3120)은 제 1 통합모듈(3110)의 이상을 감지하며, 자신의 IP주소를 상위 시스템(340)에 알려진 IP주소로 변경하여 상위 시스템(340)과 IP통신을 수행한다.
또한, 제 2 통합모듈(3120)은 제 1 브릿지 소켓(3310) 및 제 2 브릿지 소켓(3320)을 개재하여 각 보호제어모듈(3200)과 통신한다. 그런데 전술한 바와 같이 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이의 통신선에 단선이 이미 발생되어 있으므로, 1~4번의 보호제어모듈과는 제 2 통합모듈(3120)의 제 1 시리얼 통신포트(3121)를 이용하여 통신하고 5~10번의 보호제어모듈과는 제 2 통합모듈(3120)의 제 2 시리얼 통신포트(3122)를 이용하여 통신할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 양상에 따르면 통합 모듈 및 내부 통신선에 있어서 동시에 이상이 발생되더라도 이를 극복하여 정상 동작하는 것이 가능하여, 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화가 가능한 효과가 있다. 그리고, 이러한 본 발명의 일 양상에 따르면, 보호제어모듈을 이중화하지 않고도 적어도 내부 통신의 이중화를 손쉽게 구현할 수 있다.
한편, 상기에서는 본 발명의 특징들이 모터제어반의 통합모듈과 각 보호제어모듈 사이에 적용되는 것으로 하였으나, 이러한 특징들은 통합모듈과 단위모듈들 사이에 통신이 필요한 임의의 전기장치에서 동일하게 적용될 수 있다.
모터제어반에 대응하여 이중화된 통합모듈이 설치되며 통합모듈은 각 모터에 대응되는 LOP(Local Operation Pannel)(단위모듈이 된다)들과 시리얼 통신을 수행하는 구성에 적용될 수 있다. 이러한 구성은 상기한 설명에서 보호제어모듈 대신 LOP가 구성되는 형태가 된다. 모터제어반의 통합모듈과 각 LOP들은 시리얼 통신 네트워크로 연결되며, 이때 LOP가 접속하는 멀티포인트 버스의 일단은 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타단은 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 이러한 공통 연결에 브릿지 소켓이 이용된다.
또한, 분전반(또는 배전반)에 대응하여 이중화된 통합모듈이 설치되며, 통합모듈은 각 분기 선로에 대응되는 계측장치(단위모듈이 된다)들과 시리얼 통신을 수행하는 구성에 적용될 수 있다. 이러한 구성은 상기한 설명에서 보호제어모듈 대신 분기 선로의 계측장치가 구성되는 형태가 된다. 분전반의 통합모듈과 각 분기 선로의 계측장치들은 시리얼 통신 네트워크로 연결되며, 이때 분기 선로의 계측장치가 접속하는 멀티포인트 버스의 일단은 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타단은 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 이러한 공통 연결에 브릿지 소켓이 이용된다.
본 발명에서는 모터유닛의 전면판넬에 부착하는 HMI(Human Machine Interface) 디스플레이모듈을 이용하여 보호제어모듈에 대한 최적화된 이중화 방식을 구현한다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이모듈(4500)의 블럭도이며, 도 43은 본 발명의 일 실시예에 따라 단위유닛에 구성되는 디스플레이모듈(4500), 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)의 연결관계를 도시한 블럭도이다. 도 44는 주 보호제어모듈(4210), 보조 보호제어모듈(4220) 및 디스플레이모듈(4500)과 마그네틱 컨택터(450) 사이의 연결관계 등을 도시한 블럭도이다. 도 45는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템이 구성된 모터제어반의 예를 도시한 도면이다.
도 42를 참조하면서 살펴보면, 디스플레이모듈(4500)은 RS-485 Driver와 같은 2개의 시리얼 통신 드라이버(4511,4512)와, 2개의 시리얼 통신 포트(4521,4522)와, 사용자로부터 조작 명령의 입력을 위한 키(4550), 정보의 표시를 위한 LCD(4540)와, 입력되는 DC 전압을 변환하여 내부 전원으로 공급하는 DC/DC 컨버터(4560)와, 디스플레이모듈의 전반적인 제어 및 연산을 수행하는 CPU(4530)를 포함하여 구성된다.
디스플레이모듈(4500)에 사용되는 전원은 같은 모터유닛의 보호제어모듈(4210,4220)과 연결되는 시리얼 통신 케이블 중 통신에 사용되지 않는 선을 통하여 보호제어모듈 중 하나 또는 둘로부터 공급된다. 디스플레이모듈(4500)은 적어도 2개의 통신 커넥터를 가지고 있으며, 종래의 이중화 구성과 달리 1대의 디스플레이모듈(4500)을 이용하여 2대의 보호제어모듈을 모니터링하고 설정할 수 있다.
디스플레이모듈(4500)은 2개의 시리얼 통신 드라이버(4511,4512) 및 포트(4521,4522)를 구비하며, 도 43을 참조하여 살펴보면, 각 모터유닛에서는 디스플레이모듈(4500)을 중심으로 하여 주(Primary) 보호제어모듈(4210) 및 보조(Secondary) 보호제어모듈(4220)이 구성된다. 제 1 시리얼 통신 드라이버(4511) 및 제 1 시리얼 통신 포트(4521)를 통하여 주 보호제어모듈(4210)이 연결되고, 제 2 시리얼 통신 드라이버(4512) 및 제 2 시리얼 통신 포트(4522)를 통하여 보조 보호제어모듈(4220)이 연결된다.
모터제어반의 각 모터 유닛은, 대응하는 모터(M)에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)과, 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)을 위한 단일의 디스플레이모듈(4500)을 포함한다.
그리고 주 보호제어모듈(4210)이 소켓 보드(4400) 및 시리얼 통신선을 개재하여 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며, 디스플레이모듈(4500)은 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)과 내부의 시리얼 통신으로 연결된다. 상위 장치인 인입유닛(410)의 통합모듈(4110,120)과의 통신 연결은 주 보호제어모듈과만 구성되며, 모터유닛(420) 내에서는 주 보호제어모듈, 디스플레이 모듈, 보조 보호제어모듈이 전용의 통신선으로 연결되어 있다.
보조 보호제어모듈(4220)은 디스플레이모듈(4500), 그리고 주 보호제어모듈(4210)을 개재하여 상위 장치와 정보를 송수신한다.
디스플레이모듈(4500)은 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)과 서로 다른 시리얼 통신 드라이버 및 포트와 통신선을 이용하여 연결된다. 이러한 내부의 시리얼 통신에서 디스플레이 모듈(4500)이 각각 마스터가 되고 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)은 각각 슬레이브가 된다.
디스플레이모듈(4500)은 사용자의 조작 명령을 입력받고, 두 보호제어모듈(4210,4220)으로부터 수신되는 각종 상태 정보 및 이벤트 정보를 표시하고 알람하며, 두 보호제어모듈(4210,4220)으로부터 수신되는 전류 데이터를 비교하며, 사용자의 조작 명령에 따라 주 보호제어모듈(4210) 및/또는 보조 보호제어모듈(4220)로 계측 정보를 요구하고 이를 수신하여 표시한다.
도 44를 참조하면, 2개의 보호제어모듈(4210,4220)은 모터(M)로 가는 전력 선로의 전류를 각 상별로 센싱하는 CT(Current Transformer), 3상 전류의 벡터합을 센싱하는 ZCT( Zero Current Transformer), 보호 기능의 수행을 위한 2가지 형태의 트립 접점(T1~T4), 코어부(CORE), 시리얼 통신 포트를 포함한다. 코어부(CORE)는 CT 및 ZCT로부터의 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(이하, 미도시), 시리얼 통신을 위한 RS-485 Driver와 같은 시리얼 통신 드라이버, 신호처리 및 제어와 연산 등을 위한 CPU 또는 DSP 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 44에 도시된 실시예에서 주 보호제어모듈(4210)은 계측기능, 보호기능 및 제어기능을 함께 수행하며, 보조 보호제어모듈(4220)은 계측기능 및 보호기능을 수행하여, 계측기능 및 보호기능이 이중화된다.
주 보호제어모듈(4210)은 RUN/STOP의 제어 명령을 수행하기 위하여 신호선(RUN1)의 신호에 따라 스위칭되는 접점(T5)을 구비하며, 주 보호제어모듈(4210) 및 보조 보호제어모듈(4220)은 보호 기능을 수행하기 위하여 신호선(TRIP)의 신호에 따라 스위칭되는 제 1 내지 제 4 트립 접점(T1~T4)를 구비한다.
마그네틱 컨텍터(M/C)는 주 접점(451), 보조 접점(453) 및 여자 코일(452)(편의상 분리하여 도시되어 있다)을 포함하여 구성되며, 주 접점(451)은 모터(M)로 가는 전력선의 경로를 개폐하며, 보조 접점(453)은 주 접점(451)과 연동하여 동일한 상태로 스위칭되어 마그네틱 컨텍터의 상태를 모니터링하기 위하여 이용된다. 여자 코일(452)은 마그네틱 컨텍터의 주 접점(453)의 상태를 자력으로 스위칭하기 위하여 구성된다.
모터(M)에 대하여 전력을 공급하는 경로에 설치된 마그네틱 컨텍터의 여자 코일(452)과 주 보호제어모듈의 제 1 트립 접점(T1) 및 보조 보호제어모듈의 제 2 트립 접점(T2)이 연결되는 데 있어서, 제 1 트립 접점(T1)과 제 2 트립 접점(T2)이 서로 병렬 연결(도 44의 상태임) 또는 직렬 연결된 후 여자 코일(452)과 연결된다. {도면에서는 서클 B에 있는 제 1 트립 접점(T1)과 서클 C에 있는 제 2 트립 접점(T2)을 편의상 서클 A에 다시 그렸다. 즉, 서클 A의 T1과 서클 B의 T1은 동일한 것이고, 서클 A의 T2와 서클 C의 T2는 동일한 것이다.}
보호의 목적에 따라 상기한 병렬 연결 또는 직렬 연결 중 하나가 선택될 수 있다. 예를 들면, 모터 자체에 대한 보호가 더 중요한 경우 직렬 연결이 선택될 수 있으며, 모터가 관여하는 공정 등에 대한 보호가 더 중요한 경우 병렬 연결이 선택될 수 있다.
2개의 보호제어모듈(4210,4220)은 각각 이중화된 보호 기능의 한 쪽을 담당하고, CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하며, 자체 생성한 전류 데이터와 후술할 통합모듈로부터 수신되는 전압 데이터를 함께 이용하여 전류, 전압 및 전력에 대한 각종 계측 정보를 생성하며, 모터의 운전에 관한 각종 상태 정보 및 이벤트 정보를 생성한다. 나아가, 주 보호제어모듈(4210)은 상위 장치, MCC의 전면 패널 또는 LOP(Local Operation Panel)로부터 모터에 대한 제어 명령을 수신하고 이를 수행한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따라 각 모터유닛에 구성되는 이중화된 보호제어모듈과 디스플레이모듈 등의 동작을 간략히 살펴본다.
통합모듈(4110,4120) 또는 통합모듈(4110,4120)을 개재하여 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 장치에서 보조 보호제어모듈(4220)을 셋업하거나 보조 보호제어모듈(4220)에게 제어명령을 보낼 때에는 주 보호제어모듈(4210)에 데이터를 송신하면 된다. 그러면, 디스플레이모듈(4500)은 주 보호제어모듈(4210)에 내려온 보조 보호제어모듈(4220)에 대한 데이터를 보조 보호제어모듈(4220)에 전달하는 기능을 수행한다. 또한 보조 보호제어모듈(4220)이 생성한 계측 정보나 상태 정보 등은 디스플레이모듈(4500)과 주 보호제어모듈(4210)을 거쳐 상위 장치로 전달된다. 보조 보호제어모듈(4210)의 상태 정보 등은 디스플레이모듈(4500) - 주 보호제어모듈(4210)을 개재하여 상위 장치로 전달된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 디스플레이모듈은 주 보호제어모듈 및 보조 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되도록 함으로써, 디스플레이모듈을 개재하여 보조 보호제어모듈이 상위 장치와 정보를 송수신할 수 있게 되어, 주 보호제어모듈이 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되어도 되므로, 상위 장치의 각종 부담이 경감되는 효과가 있다.
주 보호제어모듈(4210)은 CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하며, 자체 생성한 전류 데이터와 후술할 통합모듈로부터 수신되는 전압 데이터를 함께 이용하여 전류, 전압 및 전력에 대한 각종 계측 정보를 생성하며, 모터의 운전에 관한 각종 상태 정보 및 이벤트 정보를 생성하여, 생성된 계측 정보, 상태 정보 및 이벤트 정보를 시리얼 통신 네트워크를 이용하여 통합모듈등의 상위 장치로 보고한다. 나아가, 주 보호제어모듈(4210)은 상위 장치, MCC의 전면 패널 또는 LOP(Local Operation Panel)로부터 모터에 대한 RUN/STOP의 제어 명령을 수신하고 신호선(RUN1)에 대응하는 신호를 출력하며, 이에 따라 접점(T5)이 스위칭되고 마그네틱 컨텍터의 여자 코일(452)에 대한 전원 공급을 변경시키고 마그네틱 컨텍터의 주 접점(451)을 스위칭한다.
주 보호제어모듈(4210)은 구비된 CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하여 이를 디스플레이모듈(4500)에게 전송한다. 또한 보조 보호제어모듈(4220)도 구비된 CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하여 이를 디스플레이모듈(4500)에게 전송한다.
디스플레이 모듈(4500)은 두 개의 보호제어모듈이 계측하는 전류를 비교하여 그 차이가 일정범위를 벗어나면 알람을 발생시켜 사고시의 오동작 혹은 부동작의 발생을 사전에 예방한다.
디스플레이모듈(4500)은 주 보호제어모듈(4210)이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈(4220)이 계측한 전류를 비교하며, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 하고, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나지 않으면, 주 보호제어모듈(4210)이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈(4220)이 계측한 전류 중 어느 하나, 바람직하게는 주 보호제어모듈(4210)이 계측한 전류만 상위 장치로 전송한다. 이러한 비교 및 판단은 디스플레이모듈(4500)이외에 주 보호제어모듈 또는 보조 보호제어모듈에서 수행하는 것으로 해도 좋다.
아울러, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나지 않으면, 주 보호제어모듈(4210)의 계측이 정상적인 것으로 볼 수 있으며, 이에 따라 전류 데이터이외에 전류 데이터 및 전압 데이터를 기반으로 한 각종 2차 계측 정보를 주 보호제어모듈만 상위 장치로 보고하여도 된다. 또는, 전류 데이터이외에 다른 계측 정보까지 디스플레이모듈이 비교하고 차이를 판단하는 것으로 해도 좋다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 계측 정보에 대한 이중화를 달성하면서도 상위 장치의 부담과 통신 부담을 최소화하는 효과가 있다. 예를 들면, 상정된 도 11과 같은 구성에서는 상위 장치가 시리얼 통신 네트워크를 통해 2개의 보호제어모듈 모두로부터 각각 계측 정보를 수신한 다음 비교하는 기능을 수행하야 하는 데 반해서, 본 발명의 구성에서는 디스플레이모듈이 비교 및 판단을 수행하여 이와 같은 부담이 경감된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하여 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 2개의 이중화된 보호제어모듈이 모두 상위 장치로 계측 정보를 보고할 필요없이 단일의 보호제어모듈, 예를 들면 주 보호제어모듈만이 보고해도 되며, 단일의 보호제어모듈만을 상위장치와 통신하도록 통신 네트워크를 구성할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 디스플레이모듈(4500)은 키(4550)을 이용해 사용자로부터 조작명령을 입력받는다. 상기한 조작명령에 따라 디스플레이모듈(4500)은 주 보호제어모듈 또는/및 보호 제어모듈로 정보를 요청하며, 주 보호제어모듈 또는/및 보호 제어모듈은 즉각 이를 전송해줄 수 있다. 내부의 시리얼 통신에서 디스플레이 모듈은 마스터가 되고 두 보호제어모듈은 슬레이브가 되도록 시리얼 통신이 설정됨으로써, 마스터인 디스플레이모듈은 시리얼 통신의 주도권을 가지며 사용자가 원하는 시점에 최소화된 지연시간으로 원하는 정보를 보호제어모듈로부터 가져올 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 두개의 보호제어모듈에 대응하여 디스플레이모듈을 각각 구성하는 경우(즉, 디스플레이모듈을 2개로 구성하는 경우)에 비하여, 단일의 디스플레이모듈을 구성함으로써 시스템 구성 비용을 절감하며, 나아가 디스플레이모듈이 두개의 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되게 하되, 디스플레이모듈이 마스터가 되고 두개의 보호제어모듈은 슬레이브가 되게 하는 방법을 통하여, 사용자의 요청에 대한 즉각적인 응답을 가능케한다. 가정하여, 디스플레이모듈이 주기적으로 계측 정보등을 수신하여 저장함으로써, 사용자의 요구에 대한 즉각적인 응답이 가능토록 구성할 수 있으나, 본 발명의 일양상은 이러한 구성과 비교하여 통신 및 메모리 소요가 절감되는 효과가 있다.
도 45를 참조하면, 모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 인입 유닛(410)에 설치되고 이중화된 제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120); 각 모터 유닛(420)에 대응하여 설치되는 복수의 주 보호제어모듈(4210), 디스플레이모듈(4500) 및 보조 보호제어모듈(4220); 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC인 상위 시스템(440); 상위 시스템(440)과 MCC의 통합모듈(4110,4120)과의 통신을 위한 이더넷 스위치(430); 이중화된 제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120)과 멀티포인트 버스와의 연결을 위한 2개의 브릿지 소켓(4310,4320); 각각의 주 보호제어모듈(4210)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위한 복수의 소켓 보드(4400);를 포함하여 구성된다.
제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120)은 각각, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 시스템(440) 또는 서로 간의 이더넷 통신을 위한 2 개의 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(이하, 미도시) 및 포트와, MCC 내부의 시리얼 통신을 위한 2 개의 RS-485 드라이버(RS485 Driver) 및 시리얼 통신 포트와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로와, 아날로그 신호의 신호처리를 위한 DSP와, 제어 및 연산을 위한 CPU 등을 포함할 수 있다.
제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120) 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작한다. 액티브 모듈과 스탠바이 모듈 사이에는 이더넷을 통해 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈이 액티브 모듈의 기능을 대신한다. 예를 들어 하트비트 메시지는 액티브 모듈이 정상 동작할 때 스탠바이 모듈로 전송하는 시그널 또는 정보를 포함할 수 있다.
제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120)은 상위 시스템(440)과 IP 통신을 수행하되, 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈의 IP주소는 액티브 모듈이 사용하던 IP주소로 스위칭된다.
제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120)은 상위 시스템(440)으로부터 각각의 주 보호제어모듈(4210)로의 제어 명령을 수신하여 전달하며, 각각의 주 보호제어모듈(4210)이 수집하고 생성한 전류, 전압, 전력 등에 관한 데이터와 각 보호제어모듈(4210,4220)의 상태 데이터를 보호제어모듈(4210,4220)로부터 수집하여 이를 상위 시스템(440)으로 보고한다. 또한, 제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120)은 연결된 PT 및 CT를 이용하여 주 선로의 전압 및 전류에 관한 데이터를 수집하여 상위 시스템(440)으로 보고하며, 주 선로의 전압 데이터를 각각의 주 보호제어모듈(4210)로 전달하여 보호제어모듈이 전력 계산 등을 수행하는 데 이용토록 할 수 있다.
도 46을 참조하면, 제 1 브릿지 소켓(4310) 및 제 2 브릿지 소켓(4320)은 각 보호제어모듈과의 시리얼 통신을 위하여 구성되는 멀티포인트 버스를 제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120)로 공통 연결하기 위하여 이용된다.
브릿지 소켓(4310,4320)은 적어도 3개의 소켓을 구비하고 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결된다. 브릿지 소켓에서 제 1 소켓(Socket 1), 제 2 소켓(Socket 2) 및 제 3 소켓(Socket 3)에서 시리얼 통신에 이용되는 단자(Ta)들은 서로 내부적으로 공통 연결되며 단자(Tb)들은 서로 내부적으로 공통 연결된다.
소켓 보드(4400)는 주 보호제어모듈(4210)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위하여 이용되는 것으로서, 소켓 보드(4400)는 상기한 브릿지 소켓의 구조와 동일할 수 있다. 또한 다른 구조로 하여, 도 47을 참조하면, 소켓 보드(4400)는 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓(Socket 1) 및 제 3 소켓(Socket 3)과, 복수의 주 보호제어모듈(4210)중 어느 하나의 주 보호제어모듈(4210)과 연결되는 제 2 소켓(Socket 2)을 포함한다.
솔레노이드 스위치(4410,4420)는 주 보호제어모듈(4210)로부터 제 2 소켓(Socket 2)의 단자 DC+ 및 단자 DCG를 통하여 제어 전원을 공급받으며, 제어 전원에 의해서 동작하되 제 1 상태 및 제 2 상태의 사이를 스위칭한다. 제 1 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 소켓 보드(4400)의 내부에서 직접 연결되는 상태이며, 제 2 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 어느 한 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 상태이다.
주 보호제어모듈(4210)과 소켓 보드(4400)는 양단에 플러그를 구비한 케이블로 연결되되, 도시된 제 2 소켓(Socket 2)의 각 단자에 대응하는 신호선을 각각 구비한다. 상기한 케이블을 구성하는 신호선들에는 제 1 소켓과 연결되는 신호선(즉, 제 1 솔레노이드 스위치(4410)와 연결되는 신호선), 제 3 소켓과 연결되는 신호선(4즉, 제 2 솔레노이드 스위치(4420)와 연결되는 신호선)과 솔레노이드 스위치(4410,4420)의 제어 전원을 공급하는 신호선을 각각 별개로 포함한다.
주 보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는(시작되는) 지점은 주 보호제어모듈(4210)의 내부이거나 주 보호제어모듈(4210)에 구성되는 소켓등일 수 있으므로, 멀티포인트 버스에서 주 보호제어모듈로의 스터브(Stub) 길이가 짧아지거나 없어지게 된다. 예를 들어, 멀티포인트 버스는 RS-485 표준에 따른 것일 수 있다. 주 보호제어모듈은 멀티포인트 버스의 어느 한 지점에서 신호선별로 병렬 연결된다. 보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는 지점은 소켓 보드(4400)의 내부일 수도 있으나 실시 형태에 따라 주 보호제어모듈(4210)의 내부나 주 보호제어모듈(4210)의 소켓 등에 구성될 수도 있다.
제 1 통합모듈(4110) 및 제 2 통합모듈(4120)은 각각 2개 시리얼 통신 포트 포트를 구비한다(이하 제 1 시리얼 통신 포트 및 제 2 시리얼 통신 포트라 한다). 멀티 포인트 버스의 일측 끝, 즉 일단은 제 1 통합모듈(4110)의 제 1 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈(4120)의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타측 끝, 즉 타단은 제 1 통합모듈(4110)의 제 2 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈(4120)의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결된다. 그리고 이러한 2개의 공통 연결을 위하여 상기한 브릿지 소켓(4310,4320)이 각각 이용된다.
인입 유닛(410)의 제 1 통합 모듈(4110)이 동작할 때나 제 2 통합 모듈(4120)이 동작할 때 항상 독자적인 링 연결이 구축되므로, 내부통신의 단절이 발생하더라도 2개의 통신포트를 통하여 양방향으로 통신이 가능하다.
도 48는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성도이며, 도 49는 통합모듈 및 보호제어모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도이고, 도 50은 통합모듈에 내장되는 슈퍼커패시터를 도시한 사시도이다.
통합모듈(5100)은 모터제어반에 대응하여 인인유닛(510)에 설치되며, RS-485 등의 시리얼 통신 네트워크를 통해 각 모터유닛(520)마다 설치되는 보호제어모듈(5200)들과 통신으로 연결된다.
또한, 통합모듈(5100)은 이더넷과 라우터(545) 등을 통하여 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 시스템(540)과의 통신 등을 위한 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(5108,5107) 및 포트와, 통합모듈용 디스플레이 모듈(5510)과의 통신을 위한 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(5106) 및 포트와, 상위 시스템(540)과 시리얼 통신 방식으로 통신하기 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(5109) 및 포트와, MCC 내부의 각 보호제어모듈(5200)과의 시리얼 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(5104,5105) 및 시리얼 통신 포트와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(5101)와, 아날로그 신호의 신호처리를 위한 DSP(5103)와, 제어 및 연산을 위한 CPU(5110), MCC의 전원공급부로부터 AC를 공급받아 DC로 변환하거나 DC를 공급받아 통합모듈(5100)의 각 부분에 동작 전원을 공급하는 전원공급부(5111) 등을 포함할 수 있다.
도 60에 도시된 바와 같이, 전원공급부(5111)는 정전후에도 일정시간 통합모듈(5100)에 대하여 동작 전원을 공급할 수 있는 슈퍼커패시터(5111C)를 구비한다. 수퍼커패시터는 대용량의 커패시터로서, 평상시 용량만큼의 전하를 축적하고 정전시에는 축적된 전하를 방출함으로써 일정기간동안 통합모듈(5100)의 동작 전원을 공급하는 소스가 된다.
통합모듈(5100)은 연결되거나 내장되는 PT(Potential Transformer)를 이용하여 인입피더의 전압을 계측하며, 연결되거나 내장되는 CT(Current Transformer)(도 49에서는 PT 및 CT가 외장되는 것으로 도시됨)를 이용하여 인입피더의 전류를 실시간으로 계측한다.
본 발명의 중요한 일 특징은 정전이 끝나고 복전될 때 통합모듈(5100)이 각 모터의 기동을 주관하는 것이며, 일 양상에 따르면 인입피터에 설치되는 CT를 이용하여 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 중요한 요소로 반영하여 복전후 각 모터의 기동을 제어한다.
보호제어모듈(5200)은 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되며, 내장 또는 외장되어 모터(550)로 가는 전력 선로의 전류를 각 상별로 센싱하는 CT(Current Transformer)와, 내장 또는 외장되어 3상 전류의 벡터합을 센싱하는 ZCT( Zero Current Transformer)와, 디지털 신호의 출력을 위한 DO 포트(Digital Output;5204), 디지털 신호의 입력을 위한 DI 포트(Digital Input;5203)와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(5201)와, 아날로그 신호의 신호처리와 제어를 위한 DSP(5202)와, MCC 내부의 통신, 특히 통합모듈(5100)과의 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(5205) 및 포트와, 보호제어모듈용 디스플레이 모듈(5520)과의 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(5206) 및 포트와, 보호제어모듈에 구성되어 간략한 정보를 표시하는 LCD(5207) 등을 포함하여 구성된다.
보호제어모듈(5210)은 계측기능, 보호기능 및 제어기능을 함께 수행할 수 있으며, 특히 CT를 이용하여 각 모터(550)로 가는 전력 경로의 전류를 실시간으로 계측할 수 있다. 또한, 보호제어모듈(5210)은 DO 포트(5204)를 이용해 마그네틱 컨텍터(M/C)의 접점을 제어함으로써 각 모터(550)로 가는 전력 경로를 개폐할 수 있다.
마그네틱 컨텍터(M/C)는 주 접점, 보조 접점 및 여자 코일을 포함하여 구성될 수 있으며, 주 접점은 모터(M)로 가는 전력선의 경로를 개폐하며, 보조 접점은 주 접점과 연동하여 동일한 상태로 스위칭되어 마그네틱 컨텍터의 상태를 모니터링하기 위하여 이용되고 예를 들면 보호제어모듈의 DI 포트에 연결될 수 있다. 여자 코일은 마그네틱 컨텍터의 주 접점의 상태를 자력으로 스위칭하기 위하여 구성된다.
분기커넥터(5400)는 통합모듈(5100)과 연결되는 시리얼 통신 케이블(5300)에 대하여 보호제어모듈(5200)을 병렬 접속시키기 위한 것으로서, 복수의 소켓(예를 들면 도시된 바와 같이 3개의 소켓)을 포함하고 복수의 소켓에서 대응되는 핀들이 병렬 연결된 것일 수 있다.
MCC 내부의 통신 네트워크는 시리얼 통신 케이블(5300) 및 분기커넥터(5400)와 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(5104,5205) 및 포트 등을 이용하여 구성되며, 통합모듈(5100)과 복수의 보호제어모듈(5200)의 사이에 구성된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 통합모듈(5100)은 복전후 모터제어반을 통하여 전력을 공급받는 각 모터의 기동을 주관하되, 인입피더의 허용전류와 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하며, 시리얼 통신 네트워크를 이용하여 각 보호제어모듈(5200)로 기동 명령을 내린다. 통합모듈(5100)은 인입피터의 허용전류 및 인입 피더에서 계측된 실시간 전류 사이의 차이(이하 '전류 마진'이라 한다)와 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(5100)은 복전후 각 모터의 기동을 주관하여 각 모터를 순차 기동시키되, 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈(5100)로 전송하여 보호제어모듈(5200)이 제어하는 모터가 기동되도록 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(5100)은 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되, 복전후 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하여 각 보호제어모듈이 제어하는 모터에 대한 전력 공급이 복구되도록 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(5100)은 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 통합모듈은 복수의 보호제어모듈(5200)에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 보호제어모듈(5200)의 각각은 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행한다.
이와 같이 본 발명에서는 통합모듈(5100)이 복전후 각 보호제어모듈(5200)의 재기동(상태 복구)에 있어서 주도적인 역할을 수행하며, 이는 모터제어반(MCC)에 대응하여 통합적인 모듈인 통합모듈(5100)을 설치하고 통합모듈(5100)과 각 보호제어모듈(5200)이 모터제어반 내에서 긴밀히 통신토록 하는 구성을 전제로 하고 있다. 본 발명은 MCC의 인입유닛에 설치되어 개별 모터유닛의 보호제어모듈(5200)과 통신으로 연결되는 통합모듈을 이용하여 효과적인 복전후 재기동 기능을 구현한다.
이하, 본 발명의 상기한 여러 특징과 관련되는 통합모듈(5100) 및 보호제어모듈(5200)의 동작을 그래프를 참조하면서 구체적으로 살펴본다.
본 발명의 제 5-1 실시예 및 제 5-2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법(자세한 구성은 후술한다)은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 크고 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우에 유용할 수 있으며 이때 실행되는 것이 바람직할 수 있다(도 51 참조).
순간정전 허용시간(T1)은 정전후 복전 시간이 매우 짧아(예를 들면, 대략 수 msec - 수 sec) 모터가 관성에 의하여 완전히 정지되기 전이어서 모터가 동시에 재기동 되더라도 돌입전류가 상대적으로 적어 과전류 상태가 되지 않는 시간의 한도일 수 있다.
자동 재기동 허용시간(T2)은 모터를 재기동할 때 관리자 등이 공정 상태를 육안으로 확인하고 수동으로 재기동할 필요 없이 자동으로 재기동할 수 있는 시간의 한도일 수 있다.
도 12를 통하여 설명된 바와 같이 종래처럼 개별 모터유닛 별로 미리 정해진 특정 시간으로써 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정하면 전체 기동시간이 길어지는 단점이 있다. 그런데 본 발명에서는 미리 각 모터별로 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정해 두지 않고 통합모듈(5100)의 제어에 따라 다이내믹하게 모터의 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 제어하게 된다.
도 52는 본 발명의 제 5-1 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
통합모듈(5100)이 개별 모터유닛의 보호제어모듈(5200)과 통신연결되어 있고, 모터유닛의 보호제어모듈(5200)은 모터의 RUN 명령 후 자체 모니터링하는 전류를 통하여 모터가 기동상태에서 정상운전 상태로 바뀌는 것을 판별하여 통합모듈(5100)에게 자신의 상태를 알려줄 수 있는 구조를 기반으로 한다.
모터는 기동의 초기에 대략 정격전류의 6배 ~ 8배 내외에 해당하는 돌입전류가 흐른 후 점차 감소하여 부하상태에 따른 정격 이하의 전류가 흐르는 운전상태로 천이한다. 보호제어모듈(5200)은 돌입전류가 발생하는 기동구간(기동상태)과 전류가 정격전류의 100% 이하로 떨어지는 운전구간(운전상태)을 구분하여 인입유닛의 통합모듈(5100)에게 통신으로 알려준다. 운전상태는 모터로 흐르는 전류가 감소하여 정격전류의 100% 이하로 떨어져서 동작하는 구간으로 할 수 있다. 보호제어모듈(5200)은 내장 또는 외장의 CT와 아날로그 입력회로(5201) 등을 이용하여 모터(550)로 가는 전력 경로의 전류를 모니터링하여 적어도 기동상태와 운전상태를 구분하여 판단할 수 있다.
인입유닛의 통합모듈(5100)은 복전 후 첫번째 모터(M1)의 보호제어모듈(5200)에게 기동명령을 내리면 첫번째 모터가 기동하게 된다. 그리고 첫번째 모터(M1)가 기동하여 기동상태에서 운전상태로 천이되면 인입유닛의 통합모듈은 해당 보호제어모듈(5200)로부터 통신으로 운전상태로의 상태천이를 확인한 후 바로 두번째 모터(M2)의 보호제어모듈(5200)에게 기동명령을 내린다.
통합모듈(5100)은 두번째 모터가 기동 후 운전상태로 천이된 것을 확인한 후 바로 세번째 모터(M3)에 대한 기동명령을 내린다. 이와 같이 개별 모터의 운전상태를 확인하면서 순차 기동함으로써 돌입전류를 최소화하면서 전체 모터의 재기동 시간을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제 5-1 실시예에서는 통합모듈(5100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여 각 모터를 순차 기동시키되, 통합모듈(5100)은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송한다. 통합모듈(5100)은 기동중인 모터의 보호제어모듈(5200)로부터의 상태 보고에 의해 운전상태로의 천이를 확인하며, 또한 다른 방법으로서 통합모듈(5100)은 기동중인 모터의 보호제어모듈(5200)이 계측하여 전송한 실시간 전류와 저장하고 있는 각 모터별 정격전류 등에 기초하여 운전상태로의 천이를 확인할 수도 있다.
본 발명의 제 5-1 실시예에 따르면 종래처럼 미리 설정되고 여유를 가진 재기동 지연시간을 대기하는 것이 아니라 모터가 운전상태로 천이하면 바로 다음 차례의 모터를 기동시킬 수 있다. 종래에는 모터에 있어서 부하의 변동 가능성 등을 염두에 두고 여유 있게 재기동 지연시간을 설정할 수밖에 없었으나, 본 발명에 따르면 각 모터에 대한 상태 모니터링과 통합 모듈에 의한 제어에 따라, 모터의 부하조건 등이 다이내믹하게 자동 반영됨으로써 과전류 없이 재기동 지연시간이 최적화되는 효과가 있다.
도 53은 본 발명의 제 5-2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
인입유닛의 통합모듈(5100)을 이용하여 재기동 시간을 단축하는 두번째 방식으로는 개별 모터의 기동상태 - 운전상태의 천이를 확인하지 않고 인입유닛의 피더에 허용되는 허용전류를 기준으로 운용하는 것이다. 이때 허용가능한 전류의 최대값 또는 적정값으로 허용전류를 설정하거나 인입피터의 정격전류에 따라 자동 계산되어 설정되게 할 수 있다.
모터유닛의 보호제어모듈(5200)은 보호기능을 위하여 연결된 모터의 정격에 해당하는 FLC(Full Load Current)를 설정하여야 하고, 이 설정값은 통신연결된 인입유닛의 통합모듈(5100)에도 전송되게 하여 통합모듈(5100)은 각 모터의 FLC를 알게 되고 FLC의 6배 ~ 8배에 달하는 기동전류값을 미리 계산해 둔다. 모터의 기동 전류는 모터의 FLC(Full Load Current)에 의해 정해지며, 예를 들면, FLC의 6배 ~ 8배 정도에서 결정될 수 있다.
그리고 통합모듈(5100)은 내장 또는 외장되는 CT와 아날로그 입력회로(5101) 및 DSP(5103) 등을 이용하여 인입피더에 흐르는 전류를 실시간 계측한다.
복전 후 첫번째 모터를 기동시킨 후 다음 모터를 기동시키기 위하여 첫번째 모터의 운전상태로의 천이를 확인하지 않고, 인입피더의 전류를 계측하여 첫번째 모터의 기동전류에 따른 인입피더의 전류가 하강을 시작하면 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 현재 전류의 차를 계산하고, 그 값이 두번째 모터의 기동전류보다 크면 바로 두번째 모터의 보호제어모듈(5200)로 기동명령을 내린다. 두번째 모터의 기동 후에도 운전상태로의 천이를 기다리거나 확인하지 않고 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 현재 계측된 전류의 차가 세번째 모터의 기동전류보다 커지면 바로 기동명령을 내린다.
이와 같이 전체 모터를 재기동하면 인입피더에 일시적으로 조금 많은 전류가 흐르지만 허용된 전류크기 내에서 모든 모터를 더욱 빠른 시간에 재기동함으로써 설비 재가동 시간을 대폭 줄일 수 있다.
도 54는 본 발명의 제 5-2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법의 변형예를 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
하나의 모터제어반(MCC)에 많은 수의 모터유닛을 포함하는 경우에는 인입피더의 허용전류에 비하여, 매우 작은 기동 전류를 가지는 많은 모터들이 연결될 수 있다. 예를 들어, 모터제어반이 동일한 FLC의 모터 40개를 위하여 구성될 때, 인입피터의 전류용량은 각 모터의 FLC의 40배 정도로 설계될 것이다. 이러한 경우 기동전류가 FLC의 6배 ~ 8배 정도이지만, 5대의 모터가 동시에 기동하더라도 인입피더의 허용전류를 초과하지 않게 된다.
이와 같은 경우에는 초기 기동 시 한대만을 기동시키는 것이 아니라 여러 대를 동시에 기동시킴으로써 전체 재기동 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
통합모듈(5100)은 인입피더의 허용전류를 저장하고 있으며, 기동 순서에 따른 각 모터의 기동전류를 알거나 계산할 수 있으므로, 인입피더의 허용 전류와 각 모터의 기동 전류에 기하여 동시에 기동할 수 있는 하나 또는 복수의 모터를 정할 수 있다.
예를 들어, 도시된 바와 같이 첫번째 모터(M1) 및 두번째 모터(M2)의 기동전류를 합해도 인입피더의 허용전류보다 작으나 세번째 모터(M3)의 기동전류까지 합하면 인입피더의 허용전류보다 커지는 경우, 통합모듈(5100)은 먼저 첫번째 모터(M1) 및 두번째 모터(M2)의 보호제어모듈(5200)에 대하여 기동명령을 내린다. 그리고 통합모듈(5100)은 인입피더의 전류를 계측하여 첫번째 및 두번째 모터의 기동전류에 따른 인입피더의 전류가 하강을 시작하면 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 현재 전류의 차(전류 마진)를 계산하고, 그 값이 다음 세번째 모터의 기동전류보다 크면 바로 세번째 모터의 보호제어모듈(5200)로 기동명령을 내린다.
이와 같이 기동을 대기중인 하나 또는 복수의 모터의 기동 전류를 전류마진과 비교하여 기동 여부를 결정한다. 인입피더에 흘릴 수 있는 전류 마진이 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송한다.
이러한 방식으로 복전 후 빠른 재기동이 가능한 것은 통합모듈의 통신기능과 인입피더의 전류 계측 기능 때문이다.
본 발명의 제 5-2 실시예 및 그 변형예에 따르면, 통합모듈(5100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정한다. 통합모듈(5100)은 인입피더의 허용전류 및 인입 피더에서 계측된 실시간 전류 사이의 차이('전류 마진')와, 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정한다. 그리고 전류 마진이 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송한다.
본 발명의 제 5-2 실시예 및 그 변형예에 따르면, 인입피더의 허용용량에 근접하여 최대한 전류를 흘리면서 기동하게 되므로 상기한 제 5-1 실시예보다 더욱 빠르게 전체 모터의 기동을 완료할 수 있게 된다.
도 55는 순간정전 허용시간(T1) 내에 복전되는 경우 시간의 추이에 따른 공급 전력의 전압과 DO 접점의 상태를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 제 5-3 실시예에 따르면, 통합모듈이 허용범위 이내의 순간정전후 복전되는 경우 각 모터에 대한 전력 공급을 주관한다.
각 보호제어모듈(5200)은 정전으로 인해서 그 기능이 정지되지만, 통합모듈(5100)은 내부에 슈퍼커패시터(5111C)를 내장하여 순간정전 시에도 기능이 정상작동되며, 공급되는 전원상태를 모티터링하고 복전 시 각 보호제어모듈에 대한 제어를 수행한다.
특히 통합모듈(5100)은 순간정전 허용시간(T1) 이내의 짧은 순간정전 후 복전되는 경우, 각 모터유닛의 보호제어모듈(5200)이 정전기간 동안 기능이 정지되었더라도 통합모듈(5100)이 상태를 모티터링하여 통신으로 개별 모터유닛의 보호제어모듈(5200)에게 상태 복구 명령을 내린다. 혹은 전압의 크기나 정전 또는 복전 상태와 정전 시간에 대한 정보를 개별 모터유닛의 보호제어유닛에게 통신으로 전달함으로써 각 모터유닛이 자신의 상황에 맞게 개별 제어하는 것도 가능하다. 모터마다 순간정전 허용시간(T1)을 다르게 설정할 필요가 있는 경우에는 후자의 방법이 유용하다.
통합모듈(5100)이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하며, 이를 위하여 통합모듈(5100)은 정전시간을 모니터링하며 정전후 복전까지의 시간이 순간정전 허용시간(T1)이내인지를 결정한다. 만약 순간정전 허용시간(T1) 보다 크고 전술한 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우에는 상기한 제 5-1 실시예 또는 제 5-2 실시예의 방법대로 제어한다. 그리고 통합모듈(5100)은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1) 보다 작은 경우에는 시리얼 통신네트워크를 통하여 모터제어반을 구성하는 각 보호제어모듈(5200)에 대하여 상태 복구 명령을 전송한다.
특히 통합모듈(5100)은 각 보호제어모듈(5200)에 대하여 전력 경로의 접점 상태(마그네틱 컨텍터의 접점 상태)에 대한 복구 명령을 내린다. 정전으로 모터유닛(520)에서 마그네틱 컨텍터(M/C)의 접점 상태가 변경될 수 있으나, 전력 경로의 접점 상태가 정전되기 전의 상태로 복구되도록 통합모듈(5100)은 각 보호제어모듈(5200)에 대하여 복구 명령을 내린다. 통합모듈(5100)이 정전되기 전의 접점 상태를 저장하고 있다가 각 보호제어모듈(5200)로 접점 상태에 관한 정보 또는 명령을 전송하거나, 보호제어모듈(5100)의 비휘발성 메모리에 접점 상태에 관한 정보를 저장토록 구성할 수 있다.
본 발명의 제 5-3 실시예에 대한 변형예로서, 복전후 통합모듈(5100)은 시리얼 통신네트워크를 통하여 복수의 보호제어모듈(5200)에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 보호제어모듈의 각각은 전송받은 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태(마그네틱 컨텍터의 접점 상태)에 대한 복구를 수행한다.
각 보호제어모듈(5200)은 자신의 상황에 맞게 순간정전 허용시간(T1)을 설정할 수 있다. 각 모터는 부하조건 등에 따라 관성에 의하여 완전히 정지되기까지의 시간이 각각 다를 수 있으며, 이러한 상황에서 상기한 변형예는 유용하다.
종래의 방식에 따르면, 순간정전후 복전시의 상태 복구를 위하여 각 모터유닛마다 보호제어모듈과는 별개로 순시정전 재시동 릴레이를 구성하거나, 각 모터유닛마다 UPS와 같은 비상전원을 구비하여야만 했다.
이에 반해서, 본 발명에 따르면 각 모터유닛마다 별도의 장치나 비상전원을 구비할 필요없이, 모터제어반에 대응하여 단일의 비상전원(구체적으로는 수퍼커패시터)을 구비하는 것으로써, 모터제어반을 구성하는 전체 모터유닛에 대한 순간정전후 복구를 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 제 1 소켓, 제 2 소켓 및 제 3 소켓을 포함하는 소켓 보드에 있어서,
    비여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하며, 여자 상태에서는 상기 제 1 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 1 송수신 신호핀을, 그리고 상기 제 3 소켓의 송수신 신호핀과 상기 제 2 소켓의 제 2 송수신 신호핀을 전기적으로 연결하는 릴레이부;를 더 포함하며,
    상기 제 1 송수신 신호핀과 상기 제 2 송수신 신호핀은 각각 별개로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    스터브가 최소화된 시리얼 통신용 소켓 보드.
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